Дефекты структуры экспериментальное определение

Дефекты упаковки, наблюдающиеся преимущественно в металлических кристаллах и некоторых слоистых структурах, являются нарушениями в нормальном порядке слоев при построении структуры. При этом число ближайших соседей у рассматриваемого атома, т.е. координационное число, остается постоянным, только взаимное расположение соседних атомов во второй и более высокой координационной сфере отклоняется от идеального состояния. Поэтому энергетические различия структур, содержащих дефекты упаковки, очень малы, а следовательно, и энергия дефекта упаковки также невелика. Энергия разупорядочения для таких дефектов поэтому мала по сравнению с теплотой плавления. Экспериментальное определение энергии дефекта упаковки довольно затруднительно и связано с большими ошибками. Энергии дефектов упаковки у (эрг/см ) для различных кристаллов (по Фриделю) приведены ниже. [c.230]

Многочисленные экспериментальные данные, накопившиеся к началу XX столетия, показали, что когда переменные напряжения превышают определенную величину, то после некоторого числа перемен напряжений в материале возникает трещина. Образование трещины объясняется постепенным нарастанием местных нарушений прочности в материале, которые возникают вследствие концентрации напряжений вблизи дефектов (неоднородность его структуры, наличие зерен, микротрещин и т. п.). Интенсивная деформация в виде местных сдвигов у таких дефектов структуры и приводит к образованию трещины. Последняя развивается по мере увеличения числа циклов, ослабляет сечение детали и в конце концов вызывает ее разрушение. Поверхности развивающейся трещины многократно трутся друг о друга и шлифуются. Сечение излома всегда состоит из двух зон [c.489]

Подставляя экспериментально определенное значение максимальной силы адгезии (0,2 ГПа) в уравнение (44), получим значение к = 3-10 . Это согласуется с известным уменьшением реальной прочности на разрыв твердых тел, обусловленным дефектами структуры. [c.91]

Расчеты интегральной излучательной способности с использованием экспериментально определенного спектрального коэффициента поглощения и преломления даже для монокристаллов тугоплавких окислов и стекол весьма трудоемки и могут быть выполнены на больших ЭВМ. Объемное излучение, присутствующее в большинстве частично прозрачных материалов, благодаря наличию пор, границ кристаллов и дефектов, структуры делает точный расчет чрезвычайно сложным. Кроме того, в настоящее время в литературе крайне мало данных по спектральным характеристикам поглощения и преломления при высоких температурах. Поэтому необходимо экспериментальное определение излучательной способности частично прозрачных материалов. [c.120]

Под действием переменных напряжений в деталях механизмов и металлоконструкций ПТМ происходит постепенное накопление повреждений. Этот процесс называется усталостью, а способность деталей сопротивляться усталости — циклической прочностью или выносливостью. В начальной стадии накопления циклических повреждений происходят пластические деформации отдельных кристаллов, из которых состоит металл. Эти пластические деформации вызывают перераспределение напряжений, и на поверхности ряда кристаллов возникают линии сдвига. Пластическое деформирование сопровождается упрочнением отдельных зон кристаллов и одновременно разрыхлением структуры в области внутрикристаллических дефектов. Под действием переменных напряжений, превышающих определенный уровень, начинают образовываться из линий сдвига микротрещины. Развиваясь, микротрещины переходят в макротрещины. Последние приводят к уменьшению прочностного сечения детали, и после того как размер трещины достигает предельного значения, наступает хрупкое разрушение детали. Таким образом, процесс усталостного разрушения можно разделить на две стадии [27]. Первая стадия — до начала образования макротрещины, вторая — от момента ее образования до разрушения детали. В настоящее время еще нет достаточно апробированных общих оценок закономерностей распространения трещин в деталях ПТМ сложной конфигурации. В связи с этим расчеты циклической прочности как до образования макротрещин, так и до полного разрушения носят идентичный характер [20]. Известно, что пределы выносливости, определенные по условию образования трещины и по условию оконча тельного разрушения, совпадают при коэффициентах концентрации аа < 2 -Ь 3. При высоких коэффициентах концентрации количество циклов, при которых происходит развитие макротрещины с момента ее образования до разрушения сечения, составляет 70—80 % от общего ресурса детали. Развитие усталостной трещины происходит в результате циклических деформаций в области вершины трещины. Установлено, что в общем случае распространение макротрещины от появления до полного разрушения детали можно разделить на три этапа [27], Первый этап характеризуется малой скоростью распространения трещины вдоль полос скольжения. На втором (основном) этапе трещина растет с примерно постоянной скоростью. На третьем этапе, когда трещина имеет уже большие размеры, скорость роста увеличивается и происходит мгновенное хрупкое разрушение (долом) детали. В то же время экспериментальные и теоретические исследования так же, как и эксплуатационные наблюдения, свидетельствуют о том, что не всегда появление трещины усталости приводит к разрушению детали (образца) [27]. В ряде случаев возникают нераспространяющиеся трещины или трещины с весьма малой скоростью роста. Очевидно, что разработка и использование возможностей уменьшения [c.121]

Межатомные (или межмолекулярные) силы сцепления, связывающие между собой частицы в кристалле, очень трудно измерить экспериментально, поскольку основные механические характеристики, в том числе пределы упругости и прочности, зависят прежде всего от наличия дефектов в структуре. Вместе с тем очевидно, что тот или иной вид сил связи между частицами вещества (в кристалле) оказывает определенное влияние на величину и характер поверхностных сил. В дальнейшем это обстоятельство будет рассмотрено подробнее. [c.36]

В практике исследований свариваемости, как правило, применяются специальной конструкции сварные образцы или образцы с имитацией сварочных термических или термодеформационных циклов. В результате испьгганий таких образцов определяются условия появления дефектов, характеристики структуры, механические и специальные свойства сварных соединений или зон имитации, абсолютные или относительные значения которых принимаются за количественные показатели свариваемости. Наряду с экспериментальными используются расчетные методы определения показателей свариваемости, усчитывающие химический состав, тип соединения, способ и режимы сварки и другие факторы. [c.62]

Другим примером пространственных диссипативных структур является так называемая решетка вакансионных пар, экспериментально обнаруженная Дж. Эвансом в 1970 г. при исследовании микроструктуры молибдена, облученного ионами азота. Известно,, что облучение металла быстрыми частицами (нейтронами, ионами) приводит к образованию в кристаллической решетке точечных дефектов — вакансий и межузельных атомов. При повышении температуры эти вакансии, двигаясь в кристалле, образуют сложные кластеры дефектов в виде сферических вакансионных пор и плоских дислокационных петель. Обычно такие кластеры образуют пространственно однородную систему. Однако при определенных условиях облучения вакансионные поры располагаются упорядоченно в виде правильных сверхрешеток , тип которых совпадает с типом кристаллической решетки металла и имеющих период, в сотни раз превыщающий период этой рещетки. Образование таких упорядоченных структур вакансионных пор вызвано нелинейным динамическим взаимодействием точечных дефектов с мелкими вакансионными кластерами и диффузионным взаимодействием между порами. [c.34]

Скорость разрушения определяется кооперативными процессами, прол исходящими на микро- и макроуровнях, и поэтому необходим учет как прочности межатомной связи в бездефектной кристаллической решетке, так и характеристик прочности и пластичности материалов с дефектами — дислокациями, вакансиями и т. п. на микро- и макроуровнях с учетом влияния исходной структуры на характеристики прочности и пластичности. В связи со сложностью поставленных механикой разрушения задач прямого эксперимента недостаточно для определения общих закономерностей разрушения материала с трещиной, а требуется привлечение подходов физики разрушения, позволяющих вникнуть в суть механизма явления. Но и это о мало, так как необходимо учитывать сложные по своему содержанию микропроцессы, оказывающие неоднозначное влияние на макропроцессы, определяющие в конечном итоге скорость разрушения. Переход от микроразрушения к макроразрушению может быть достигнут путем учета масштабного подобия. Это требует привлечения к а 1ализу механики трещин наряду с физикой прочности также теории подобия и анализа размерностей [28, 29]. Для применения теории подобия необходимо иметь большой объем предварительных данных и конкретных физических идей, позволяющих вывести уравнение, определяющее процесс. Если уравнение не удалось вывести, то применяют анализ размерностей [29]. Подходы механики разрушения позволяют рассматривать процесс разрушения как автомодельный, что упрощает решение задач механики трещин, ибо в условиях автомодельности необходимым и достаточным условием обеспечения подобия локального разрушения является использование только одного критерия подобия. К тому же теория подобия является своеобразной теорией эксперимента, так как позволяет установить, какие параметры следует определять в опыте для решения той или иной задачи [28]. Неучет этого фактора при определении критериев линейной механики разрушения привел к известным трудностям и к необходимости раздельного определения статической Ki . динамической Кы и циклической /С/с трещиностойкости. Однако каждый из указанных критериев, определенных экспериментально, без учета подобия локального разрушения, даже при одном и том же виде нагружения часто не дает сопоставимых значений из-за влияния степени стеснения пластической деформации на микромеханизм разрушения. [c.41]

Возможность существования дефектов упаковки в гексагональной плотноупакованной и кубической объемноцентрированной решетках была рассмотрена в большом числе опубликованных работ как с теоретической, так и с экспериментальной точек зрения. В металлах с этими структурами дефекты упаковки не вызывают сдвига линий на рентгенограммах (см. Уоррен (1161). В металлах с гексагональной плотноупакованной структурой они вызывают расширение определенных рефлексов, которое была обнаружено экспериментально, в частности, на примере кобальта (Эдвардс и Липсон [24]). [c.206]

Как установлено в итоге многочисленных теоретических и экспериментальных исследований, пластическая деформация кристалла обусловливается перемещением в нем определенного рода дефектов кристаллической структуры, называемых дислокациями. Дислокации представляют собой в некотором смысле протяженные дефекты в двух измерениях дислокация имеет атомный размер (т. е. размер порядка ангстрем), в то время как ее длина бывает существенно большей. В поликристаллическом теле (каковыми являются технические металлы) отмеченные перемещения дислокаций происходят в основном в зернах поликристалла. В ходе процесса пластической деформации дислокации определенным образом размножаются и плотность их увеличивается, а связанное с этим усиление взаимодействия дислокаций увеличивает сопротивление их перемещению в теле и, тем самым, рост сопротивления пластической деформации, т е. упрочнение (наклеп). С развитием пластической деформации обычно возрастает плотность не только дислокаций, но и других микродефектов, что тоже увеличивает сопротивление пластической деформации. Сейчас известно много книг, в которых все это излагается достаточно подробно (см., например, Д. Халл, Введение в дислокации, Атомиздат, 1968, Ф. Макклинток, А. Аргон, Деформации и разрушение материалов, Мир . 1970). [c.63]

Вычисление энергии активации , необходимой для возникновения различных дефектов в кристаллах, представляет весьма больщой интерес. Как правило, теоретически вычисленные значения энергии не совпадают точно с величинами, определенными из эксперимента (из-за неизбежной идеализации реальной картины и ряда допущений, необходимых для проведения строгой математической обработки). Тем не менее подобная математическая обработка экспериментальных данных часто позволяет делат > важные заключения относительно структуры дефектов и механизма электропроводности, диффузии, природы диэлектрических потерь и т. д. [c.43]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...