Анизотропия термического расширения

Источником напряжений первого рода являются температурные гр енты во всем объеме конструкционного элемента или ограниченная термическая деформация. Напряжения второго рода вызываются различным температурным коэффициентом линейного расширения отдельных фаз, анизотропией термического расширения отдельных зерен, а также различным объемом составляющих структуры. [c.10]

Олово, кадмий и цинк с гексагональным строением кристаллов обладают заметной анизотропией термического расширения. Так, для олова под прямым углом к главным осям = 15-10 , а в перпендикулярном направлении = 30,5 10 . Неравномерность термического расширения в различных кристаллографических на- [c.231]

Существует мнение, что высокое сопротивление усталости свинцовых баббитов (свыше 80 % РЬ) в заливке подшипников дизелей, работающих с частыми пусками, обусловлено кубическим строением кристаллов свинца, благодаря чему он лишен анизотропии термического расширения. Однако, несмотря на гексагональное строение кадмия, сплавы на кадмиевой основе в особо тяжелых условиях более работоспособны, чем оловянные и свинцовые баббиты. Еще выше сопротивление усталости медно-свинцовых сплавов. Это происходит при сравнительно большой толщине слоя (более 2 мм). [c.232]

В качестве механизма возникновения усов рассматривается рекристаллизация, затрудняемая неподвижными межзеренными границами. Поэтому в металлическом слое не происходит увеличения кристаллических усов, а они растут за пределы этого слоя, имея диаметр, который соответствует величине зерен. Движущей силой процесса следует считать напряжения, которые возникают в слое вследствие сильной анизотропии термического расширения кристаллов. Если напряжения снять, то рост в длину и образование новых нитевидных кристаллов прекращается. При более высоких температурах, при которых превышается энергия активации движения меж-зеренных границ, может происходить нормальная рекристаллизация, причем рост усов также прекращается. [c.334]

Наиболее важным фактором, определяющим величину роста урана, является текстура, которая возникает при обработке давлением в а-области. Преимущественная ориентировка кристаллов в урановом изделии приводит к сильной анизотропии термического расширения, из-за которой при термических циклах возникают напряжения и направленное изменение размеров изделия. Для предотвращения вредного явления роста урана необходимо устра- [c.193]

Некоторое представление о теплофизических свойствах композиционного материала типа Мод 30 можно получить из табл. 6.9. Теплоемкости матрицы и материала мало различаются, и влияние углеродного волокна на значение теплоемкости незначительно. Коэффициенты теплопроводности и линейного расширения а во многом определяются анизотропией матрицы, а также пористой структурой. При высоких температурах (выше 1127 °С) термическое расширение быстро закрывает начальные поры и трещины, поэтому термические свойства композиционного материала приближаются к свойствам твердой фазы углерода [98]. Температурный коэффициент линейного расширения высокоплотного пироуглерода характеризуется высокими значениями в трансверсальном направлении, что в меньшей степени проявляется для композиционного материала. [c.178]

Отличие графита по свойствам, в том числе размерной стабильности при облучении, можно использовать при монтаже кладок по зонам, создавая тем самым менее напряженные условия работы графитовых блоков. Отличительной особенностью графита, предложенного в патенте [118], является его равномерное термическое расширение по трем осям, что достигается с помощью пластифицирующей добавки. Следует отметить, что описанные выше приемы повышения изотропности свойств графита не устраняют полностью анизотропию этих свойств, так как процесс прессования из технологии не исключен. Для снижения влияния анизотропии свойств на размерную стабильность предлагается (120] графитовую кладку собирать по высоте из блоков таким образом, чтобы их оси прессования в соседних слоях были повернуты на 90° (рис. 6.22). [c.251]

Любое поликристаллическое тело в процессе кристаллизации может получить плоскости спайности граней монокристаллов по всем кристаллографическим осям. Если учесть анизотропию монокристаллов, то вероятность образования спайности по граням с одинаковыми анизотропными свойствами будет значительно меньшей, чем с разными. В таком случае при термическом расширении тела в плоскостях спайности могут возникать значительные напряжения вследствие разности коэффициентов расширения, а после достижения барьера активации в поликристаллах — вязкое скольжение граней. После возвращения тела к начальной температуре внутри его могут появиться новые фиксированные состояния, а значит, другая длина тела. Кроме того, как показали исследования ряда авторов, при наложении на тело внешних напряжений в нем происходит поворот зерен в такое положение, при котором ось наименьшего сопротивления в монокристаллах располагается по направлению действующего напряжения. В рассматриваемом нами случае это явление может иметь место. Возникающие в спайностях напряжения могут привести к переориентации зерен, и ось с меньшим сопротивлением (по модулю Юнга) соответствует большему коэффициенту расширения при нагревании (сжатия прц охлаждении). А это значит, что после прохождения цикла нагревание — охлаждение поликристалл будет иметь меньшую длину, т, е. произойдет упорядочение монокристаллов относительно друг друга. [c.211]

КТР графитовых материалов изменяется в зависимости от плотности. При этом, как показано на рис. 8, анизотропия возрастает [142]. Средние коэффициенты термического расширения отечественных сортов графита приведены в табл. 24 [75]. [c.34]

Для расчета более распространенного в производстве варианта намотки неподогретой лентой на холодную оправку необходимо учесть стадию разогрева. Основная сложность при построении теоретического описания процесса разогрева заключается в том, что учет только эффектов упругости и термического расширения приводит к результатам, прямо противоположным эксперименту при разогреве ввиду большого значения температурного коэффициента линейного расширения у оправки по сравнению с композитами, а также вследствие анизотропии линейного расширения композитов (с ростом температуры в толстостенных кольцах наружный радиус должен увеличиваться, а внутренний уменьшаться) давление на оправку должно увеличиваться, практически же на- [c.470]

Известно, что значения коэффициента термического расширения цементита вдоль главных осей, подсчитываемые по относительному изменению периодов решетки, существенно разнятся величина на порядок выше величин и 124]. Эта анизотропия [c.178]

Термические напряжения могут возникать также вследствие анизотропии свойств (в макроскопическом масштабе) и различия теплофизических и механических характеристик (коэффициента линейного расширения, теплопроводности, модуля упругости) отдельных структурных составляющих гетерогенных сплавов. [c.4]

Всем кристаллам присуща анизотропия, т.е. неравномерность свойств по направлениям, определяемая различными расстояниями между атомами в кристаллической решетке. Наиболее сильно анизотропия выражена у металлов, имеющих асимметричное кристаллическое строение. В таких кристаллах в зависимости от направления существенно изменяются показатели физических свойств, прочностные характеристики, модуль упругости, термический коэффициент расширения, коэффициенты теплопроводности и электро- [c.8]

Хотя как при механическом, так и при термическом нагружении возникают и макро- и микроскопические напряжения, последние обычно играют при термических нагружениях большую роль, чем при механических. Это вызвано тем, что ввиду неоднородности структурных составляющих и анизотропии их теплового расширения и упругих свойств на стыках этих составляющих (на границах зерен или их блоков) возникают значительные термические напряжения, которые имеют объемный характер. [c.210]

АНИЗОТРОПИЯ ТЕРМИЧЕСКОГО РАСШИРЕНИЯ- Этот случай анизотропии может привести к существенным изменениям в структуре, а значит и в свойствах, если тело подвергается термоцик-лированию. Такая обработка с небольшим числом циклов может встретиться в процессе пластической деформации. [c.297]

Статистические исследования показали, что величина этого коэффициента может существенно изменяться в зависимости от места и направления вырезки образца. Это связано с тем, что у титана, как и у других гексагональных металлов, тепловое расширение зависит от ориентации кристаллов. Определение анизотропии термического расширения по данным температурной зависимости параметров решетки показало большее удлинение по оси с, чем по оси а. Различие составляет 10 — 20 %. Например, увеличение степени обжатия при волочении от 0 до 40 % приводит к возрастанию а с 8,4-10" до 9,9 10" °СГ . Дальнейшее увеличение степени обжатия не приводит к изменению текстурованности и не влияет на а. Отжиг при 400 —900°С также не влияет на величину а и только отжиг при 1100— 1200°С, при [c.7]

Для одноосноармированного композиционного материала характерна большая степень анизотропии термического расширения например, коэффициент линейного расширения алюминиевого сплава (2024), армированного волокном борсик, в зависимости от угла относительно направления волокон изменяется от 5,9 X X Ю- до [166]. [c.226]

Термическое расширение большинства монокристаллов, как известно, анизотропно. В кристаллах с кубической решеткой расширение происходит равномерно по всем направлениям, как, например, у MgO. Однако среди керамических материалов есть такие, у которых анизотропия термического расширения выражена очень сильно. В частности, у широко распространенных корунда а-АЬОз и муллита ЗА120з-25Ю2 также наблюдается анизотропия. Асимметрия строения кристаллической ре- [c.12]

Полученные соотношения были усложнены путем учета анизотропии термического расширения фаз и релаксации внутренних напряжений. Проведенное в работе [304J сопоставление данных расчета с полученными экспериментальными результатами для урана, титана, циркония, железа и кобальта показало, в общем, удовлетворительное соответствие. Эксперименты подтвердили также расчеты, выполненные для разного типа фазовых превращений, совершающихся по нормальному и сдвиговому механизмам. [c.72]

При анализе механизма порообразования при изотермической обработке и термоциклировании кадмия с легкоплавкими примесями авторы работ [210, 255] исходят из следующего. При резкой смене температуры благодаря анизотропии термического расширения кадмия в образцах возникают высокие термоструктурные напряжения, которые могут релаксировать путем миграции границ и межзерен-ного проскальзывания. Присутствующие на границах зерен поры и жидкость задерживают миграцию границ и вклад ее в релаксационные процессы при этом уменьшается. В этих условиях релаксация осуществляется в основном благодаря проскальзыванию вдоль границ зерен. Задержка проскальзывания, например, в местах стыка трех зерен вызывает концентрацию растягивающих напряжений, что должно приводить к образованию несплошностей. В соответствии с наблюдениями [210—212], поры и трещины образуются преимущественно в местах стыка трех зерен. Как и при изотермической обработке, причиной образования пор во время термоциклирования мон ет явиться различие удельных объемов фаз до и после оплавления [2551. Однако этот фактор существенной роли не играл, поскольку многократное чередование процессов плавления и кристаллизации (термоциклы по режиму 280 300° С) мало сказывалось на изменении удельного объема образцов. [c.104]

Отмечая большую роль вида присадок, К. В. Савицкий, А. П. Савицкий и др. связывают их эффективность в основном с растворимостью в твердом кадмии и количеством жидкости, образовавшейся при верхней температуре цикла. Однако подобного рассмотрения, по-видимому, недостаточно. Если на границах зерен по достижении верхней температуры цикла возникает жидкая прослойка, а уровень термоструктурных напряжений обусловлен преимущественно свойствами практически нелегированного кадмия (растворимость в кадмии многих использованных в работах [210— 212] примесей низкая, и влияние их на анизотропию термического расширения и упругие характеристики твердого раствора не должно быть большим), то остаются невыясненными причины различной эффективности присадок. Эффгкт висмута, например, при термоциклировании кадмия в десятки раз больше, чем сурьмы, несмотря на то что растворимость сурьмы в кадмии меньше, чем висмута [242]. Не нашло объяснения и влияние меди, растворимость которой при 300° С составляет 0,1%, тогда как для необратимого увеличения объема кадмия при термоциклировании оказалось достаточным введения 0,05% Си. [c.105]

Хотя термический коэффициент объемного расширения практически не зависит от микроструктуры, в некубических металлах с предпочтительной ориентировкой может проявляться анизотропия термического расширения. Наиболее наглядно это проявляется на уране (фиг. 20), где обработка давлением создает некоторую предпочтительную ориентировку. При нагревании происходит значительное продольное расширение. Однако в связи с несовершенной ориентировкой зерен между соседними зернами возникают напряжения, вызываюш ие пластическую деформацию. Эта пластическая деформация необратима, т. е. при последующем охлаждении не происходит в обратном направлении. Поэтому ряд термических циклов нагрева и охлаждения приводит к возрастающ,ему изменению размеров, часто называемому эффектом термического храповика (фиг. 20). [c.426]

В работе В. Л. Карасика установлена анизотропия термического расширения полукислых изделий, обусловленная вытянутым строением пор. По мере сфероидизации пор анизотропия термического расширения уменьшается и исчезает полностью при сферической форме пор. [c.79]

Кроме того, крип увеличивается с повышением концентрации мпкротрешин, возникаюших вследствие анизотропии термического расширения кристаллов и скорости их образования [109]. [c.172]

Коэффициент а термического расширения (КТР) существенно анизотропен для некубнческих кристаллов. В гексагональных кристаллах эта анизотропия тем сильнее, чем больше с/а отличается от 1,633. КТР соответственно при параллельном и перпендикулярном расположении к оси С равен для Mg (с/а= 1,624) 25-10- и 25,4Х [c.297]

Аккомодация 177 Анизотропия механических свойств 292 пластических свойств 500 термического расширения 297 Атмосфера Коттрелла 91 [c.579]

Установлено, что коэффициенты термического расширения однонаправленного композита в осевом направлении отрицательны и малы по абсолютной величине, а в поперечном направлении принимают большое положительное значение. Совместное влияние анизотропии и низкой прочности при поперечном растяжении вызывает возникновение температурного растрескивания в ортогонально армированных пластиках в результате их охлаждения ниже температуры отверждения. [c.366]

Ортогонально армированные под углами 0 и 90° образцы, изготовленные горячим прессованием из листов препрега, содержат температурные трещины. Они обусловлены низкой прочностью на поперечное растяжение и остаточными термонапряжениями, возникающими при охлаждении в пресс-форме из-за анизотропии коэффициентов термического расширения. [c.381]

Особенности поведения волокнистых композиционных материалов при термоциклировании, заключающиеся в анизотропии линейного расширения и накоплении значительных термических напряжений, следует учитывать при конструировании из них деталей и элементов конструкций. Это особенно относится к тем случаям, когда композиционный материал используется совместно с обычными металлами в узлах конструкций и большая разница коэффициентов линейного расширения может привести к возникновению напряжений в местах соединений, снижаюш,их эффективность от использования композиционного материала. [c.226]

Показатель анизотропии формоизменения представляет собой алгебраическую раз-аость H3NfeHe( Hft размеров в параллельном и перпендикулярном направлениях н пропорционален разности коэффициентов термического расширения, измеренных в этих направлениях (см. рис. 4.7). [c.171]

Для объяснения экспериментальной зависимости радиационного )оста от кристаллографического направления удлинение вдоль 010], сокраш,ения с такой же скоростью в направлении [100] необходимо, чтобы суш,ествовала асимметрия в распределении петель различного знака. Наличие такой асимметрии объясняется анизотропной структурой решетки а-урана. Так, по мнению Бакли, которое разделяют и другие исследователи [4], вакансионные петли с вектором Бюргерса [100] образуются в результате захлопывания центральной вакансионной зоны, чему способствуют напряжения, обусловленные анизотропией коэффициента термического расширения, и направления из-за анизотропного характера фокусирующих столкновений. [c.203]

ККМ с волокнами карбида кремния. При практически равной прочности эти ККМ имеют преимущества перед аналогичными материалами с углеродными волокнами - повышенную стойкость к окислению при высоких температурах и значительно меньшую анизотропию коэффициента термического расширения. В качестве матрицы используют порошки боросиликатного, алюмосиликатного, литиевосиликатного стекла или смеси стекол. Волокна карбида кремния применяют в виде моноволокна или непрерывной пряжи со средним диаметром отдельных волокон 10 - 12 мкм ККМ, армированные моноволокном, по-лл чают горячим прессованием слоев из лент волокна и стеклянного порошка в среде аргона при температуре 1423К и давлении 6,9МПа. Керамический композит Si-Si , получаемый путем пропитки углеродного волокна (в состоянии свободной насыпки или в виде войлока) расплавом кремния, может содержать карбидную фазу в пределах 25 - 90%. Механические характеристики ККМ увеличиваются с ростом содержания Si . ККМ с волокнами углерода и карбида кремния обладают повышенной вязкостью разрушения, высокой удельной прочностью и жесткостью, малым коэффициентом теплового расширения. [c.159]

Результаты многочисленных, главным образом экспериментальных, исследований позволяют заключить, что размерная нестабильность материалов при термоциклиро-вании вызвана неравномерным распределением температур, различием и анизотропией коэффициентов термического расширения фаз, образованием и перераспределением дефектов атомно-кристаллического строения, фазовыми превращениями и др. Обзор литературных данных о поведении металлов при термоциклировании содержится в работах [55, 88, 253]. В них представлено состояние вопроса на уровне 1950— 1960 гг. и отмечена большая роль фазовых превращений. Констатируя этот факт, авторы обзоров указывают и на ограниченность знаний о роли фазовых переходов. Н. Н. Да-виденков и В. А. Лихачев, например, в своей монографии [88] отмечают, что проблема роста металлов при фазовых превращениях находится в начальной стадии развития. Со дня издания монографии [88] прошло больше десяти лет, однако до сих пор в этой проблеме имеется много неосвоенных областей. [c.4]

Высокое термическое расширение полимеров можно объяснить с точки зрения простой теории свободного объема. И для аморфных, и для аморфнокристаллнческих полимеров характерна анизотропия сил связи. Внутримолекулярные ковалентные связи в цепи значительно превосходят по энергии межмолекуляриые силы, т. е. силы взаимодействия между цепями, обобщенно называемые вандерваальсовыми силами, хотя энергия межмолекулярных связей может довольно значительно различаться, например в случае водородных связей. Ковалентные связи могут действовать как [c.247]

Главные преимущества композиционных материалов с титановой матрицей над аналогичными материалами, в которых применяется пластиковая или алюминиевая матрица, были обсуждены в данной главе выше. Можно привести следующие преимущества более высокая температура эксплуатации более высокая внеосевая прочность без поперечной укладки волокон высокое сопротивление эрозии и случайным повреждениям более эффективное использование армирующего материала вследствие уменьшения необходимости в поперечной укладке пониженные производственные затраты благодаря применению однонаправленных композиционных материалов уменьшенные остаточные напряжения в результате лучшего согласования коэффициентов термического расширения и меньшая анизотропия прочности и модуля, особенно в однонаправленных композиционных материалах. [c.333]

Величину длительной жаропрочности композиции никель — углеродное волокно определяли при температуре 500° С. Предел 100-часовой прочности при этой температуре равен 280 МН/м (28,0 кгс/мм ). Температурный коэффициент линейного расширения композиции в интервале от комнатной температуры до 1000° С имеет величину 0,5 10 ° и 20-10 < °С для измерений вдоль армирующих волокон и в перпендикулярном направлении соответственпо. Высокая анизотропия теплофизических свойств материала объясняется, очевидно, тем, что термическое расширение композиции вдоль направления армирования контролируется термическим расширением волокон. [c.397]

Сильные внутренние напряжения развиваются в материалах, структура которых состоит из фаз, имеющих различные коэффициенты термического расширения [151]. Расчеты показывают [125], что наибольшие термические напряжения при изменении температуры на 1 °С из-за разницы коэффициентов термического расширения фаз могут возникать в системе, состоящей из алюминия и кремния (2,2 МПа), обусловленные анизотропией теплового расширения зерен,— в уране (2,5 МПа), а вследствие анизотропии теплового расширения фаз — в оловоцинковой системе (9,2 МПа). [c.15]

Комплексный характер межатомной связи и слоистая структура цементита обусловливают анизотропию свойств. При деформации [55] кристаллы цементита расщепляются по плоскости (001). Вдоль этой плоскости прежде всего происходит переход цементита в аустенит прн обезуглероживании [56. Значения коэффициента термического расширения (а) це.ментита вдоль главных осей, подсчитываемые 1П0 относительному изменению периодов реаиет-ки [57], сильно разнятся а[001] на порядок выше а[100] и а [010]. Особенности роста и облик кристаллов первичного цементита также связаны с анизотропией межатомной связи. [c.69]

Монокристаллы Ua отличаются ярко выраженной анизотропией свойств, в особенности это резко проявляется в отношении термического расширения. Так, например, коэфифициент линейного расширения кристаллов и в одном направлении 22-10 , а в другом— 1,5-10 (т. е. в одном направлении кристалл Ua расширяется при нагревании, а в другом сокраш,ается в размерах). [c.394]

Под термической усталостью понимают появление в детали трещин вследствие действия циклических термических напряжений [4]. Эти напряжения возникают при отсутствии возможности свободного изменения геометрических размеров детали. Трещины термической усталости появляются после некоторого числа теплосмен. Исследования Ю. Ф. Баландина показали, что еще до образования трещин термической усталости в материале происходят необратимые структурные изменения, влияющие на кротковременные и длительные характеристики металла. Эти изменения могут также вызвать изменение размеров детали. Первые трещины термической усталости возникают на поверхности изделий и трудно различимы, особенно на литых необработанных поверхностях. При последующем увеличении числа циклов количество трещин и их размеры возрастают. Образуется сетка трещин, возникают разрывы стенок, и деталь разрушается. Следует учитывать, что действие теплосмен на деталь, как правило, происходит одновременно с действием механических нагрузок (от давления, центробежных сил и т. п.), остаточных напряжений, коррозионной среды, и т.д. Таким образом, повреждения детали определяются суммарным действием всех перечисленных выше факторов. Следует отметить, что при анизотропии свойств металла детали, т. е. при различных коэффициентах линейного расширения, могут появиться термические напряжения второго рода. [c.22]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...