Кристалл теоретическая прочность

Есть ли разница между теоретической и реальной прочностью кристаллов Теоретическая прочность идеального твердого тела, вычисленная с учетом структуры, величины межатомных взаимодействий и расстояний между атомами и молекулами, во много раз превышает реальную. Последняя составляет лишь проценты, а зачастую доли процента от теоретической прочности. В чем секрет такого несоответствия [c.42]

На свойства металлов большое влияние оказывает их дислокационная структура. Прочность бездислокационных кристаллов (теоретическая прочность) в сотни раз превышает прочность реальных материалов. При плотности дислокаций порядка 10 . .. 10 см , характерной для чистых неупрочненных металлов, сопротивление деформированию наименьшее. При увеличении плотности сверх указанных значений подвижность дислокаций снижается, что воспринимается нами как рост прочности. Эффективными способами повышения плотности дислокаций (и других дефектов) и снижения их подвижности являются легирование, пластическое деформирование (деформационное упрочнение), упрочняющая термическая и химико-термическая обработка. [c.51]

Теоретическая прочность (величина касательного напряжения, необходимая для смещения кристаллических плоскостей совершенного кристалла относительно друг друга) [c.171]

Прочность усов составляет 50 — 60% теоретической прочности. Однако техническое применение нитевидных кристаллов затруднено их малыми размерами. [c.174]

Столбец III отвечает экспериментальным данным по прочности на растяжении нитевидных кристаллов (усов), а IV - расчетным значениям теоретической прочности на отрыв по соотношению (4.9). Очевидно удовлетворительное согласие значений 0(, рассчитанных по различным соотношениям, как между собой, так и с экспериментальными значениями прочности нитевидных кристаллов. Это подтверждает связь между удельной энергией предельной деформации W, необходимой для разрушения локального объема металла, и прочностью межатомной связи. [c.276]

Обратимся теперь к выражению (3.31). Из него видно, что коэффициент k есть не что иное, как максимальное сопротивление сдвигу, оказываемое решеткой, при х—Ь/А. Эту величину и принимают за теоретическую прочность кристалла на сдвиг [c.102]

Одним из крупнейших достижений экснериментальной физики последних десятилетий было получение бездислокационных нитевидных кристаллов из металлов, окиси алюминия, карбида кремния, нитрида бора и некоторых других соединений. На этих кристаллах была достигнута теоретическая прочность, что имело огромное принципиальное значение. Надежды на возможность 44 [c.683]

Экспериментально к теоретической прочности материалов удалось приблизиться путем образования из них нитевидных кристаллов—усов. Эти очень тонкие кристаллы (толщиной 0,5...2 мкм н длиной 2... 10 мм) содержат мало дефектов структуры, вероятность обнаружения которых уменьшается с уменьшением объема или поперечных размеров. В силу этих причин прочность волокон стекла (стекловолокно) существенно выше прочности стекла в монолите. Полученные на основе волокон структуры (стеклопластики и т. п.) обладают высокой удельной прочностью. [c.131]

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ КРИСТАЛЛА. Подстановка условия экстремума (6) для Р=Ртах (см. рис. 1) в выражение (4) при замене А на А дает следующее значение теоретического максимального напряжения (теоретической прочности кристалла) [c.20]

Вид периодической функции для х х) совпадает с функцией, используемой в выводе теоретической прочности по Френкелю. Однако существенное различие здесь в определении ф(л ), изменяющейся в пределах Ь/2. Этой функцией описывается взаимное смещение двух атомов, расположенных один против другого по разные стороны от плоскости скольжения в ядре дислокаций, т. е. эта функция описывает смещение атомов в ядре дислокации от участка плоскости скольжения, на котором скольжение произошло, к участку, на котором скольжение не произошло. Ширина этого перехода вдоль плоскости скольжения, в пределах которого смещения составляют i/4, т. е. 50% от общего, носит название ширины дислокации и служит мерой плавности этого перехода. Когда этот переход происходит в интервале (1—2) Ь, дислокация узкая, а когда интервал более 56, дислокация широкая. Широкие дислокации характерны для металлов, узкие — для ковалентных кристаллов типа алмаза с направленным характером связи. Для широких дислокаций характерно меньшее смещение атомов выше плоскости скольжения относительно положений атомов ниже этой плоскости, в связи с чем энергия несовпадения и величина энергии А.Е, расходуемая на преодоление сил связи в ядре дислокации, будут меньше. Поэтому подвижность дислокации возрастает с увеличением ее ширины. [c.62]

GI2—Gl значительны и имеют порядок теоретической прочности кристалла. Так как обычно tпонятия силы f, действующей на единицу длины дислокации, и силы fa линейного натяжения дислокации [см. формулу (35)]. Рассмотрим задачу о равновесии дислокационного отрезка, закрепленного на концах, в поле постоянного напряжения т (рис. 33). На элемент дуги 6L действует сила fi=/6L = [c.65]

ДИСЛОКАЦИОННЫЙ МЕХАНИЗМ ДВОЙНИКОВАНИЯ. Для начала двойникования требуется более высокое напряжение, чем для скольжения, однако эти напряжения значительно ниже теоретической прочности кристалла. Поэтому механизм одновременного движения всех атомов в двойнике представляется нереальным [c.140]

Теоретическая прочность оценивается величиной касательного напряжения, необходимого для свершения сдвига в кристалле, причем в этом процессе должны одновременно участвовать ато- [c.7]

Наиболее строгое обоснование причин расхождения реальной и теоретической прочности дает дислокационная теория скольжения, на основе которой показано, что локализованное скольжение при наличии дислокаций в кристаллической решетке может начаться при весьма небольших напряжениях. Таким образом, причиной низкой прочности реальных металлов является наличие в структуре материала дислокаций и других несовершенств кристаллического строения. Если резко снизить количество таких несовершенств и таким образом приблизить кристаллическое строение металла к совершенному, то его прочность должна быть близка к теоретической. Это положение нашло в последние годы непосредственное экспериментальное подтверждение. Нитевидные кристаллы (усы) показывают высокую прочность, приближающуюся к теоретической. [c.97]

Из (1.44) следует что теоретическая прочность кристаллов на сдвиг, вычисленная из предположения, что смещение одной части кристалла относительно другой происходит одновременно по всей плоскости сдвига, должна составлять л 0,1(3, т. е. быть величиной порядка 10 —10 Н/м (10 —10 кгс/см ). Более строгий учет характера сил взаимодействия между атомами приводит к незначительному уточнению этой величины. [c.48]

Межатомная связь и теоретическая прочность. Прочность межатомной связи в кристаллах является основным фактором, определяющ,им сопротивляемость деформированию и разрушению металлов. [c.6]

Теоретическая прочность определяется, исходя из представлений об одновременном сопротивлении деформации всех атомов по плоскости сдвига кристалла. Я. И. Френкель определил теоретическую величину [c.33]

Изложенные выше данные свидетельствуют о необычайно высокой прочности чистых бездефектных кристаллов. Прочность, измеренная на нитевидных кристаллах, приближается к теоретической прочности идеальных кристаллов, определяемой межатомными силами связи. Для железа эта прочность находится на уровне 1350—1500 кГ мм и в 60—80 раз превышает прочность обычного технического железа. [c.36]

Н а д г о р н ы й Э. М. и др. Нитевидные кристаллы с прочностью, близкой к теоретической. Успехи физических наук , 67, вып. 4, 1959. [c.65]

Модули упругости для монокристалла графита измерены с довольно высокой степенью точности [9]. На рис. 1.6 приведены три основных модуля упругости модуль Юнга при растяжении в плоскости углеродных слоев j,, модуль Юнга при растяжении в ортогональном направлении С33 и модуль сдвига С44. Максимальное значение модуля Юнга (1060 ГПа) может быть получено лишь в случае бездефектной структуры кристалла и ориентации атомных плоскостей строго вдоль оси волокон. Модуль упругости волокон в ортогональном направлении на порядок ниже. Наименьшее значение (4,5 ГПа) имеет модуль сдвига. Прочность волокон пропорциональна доле атомных слоев, ориентированных вдоль оси волокна. Разориентация атомных плоскостей приводит к снижению прочности, а также и к снижению реального значения модуля упругости. Теоретическая прочность высокопрочных и высокомодульных во.ио- [c.14]

Вполне возможно, что величина теоретической прочности в виде (2.14) более приемлема, чем, скажем, значение, принятое в теории дислокаций и равное напряжениям начала пластического течения бездефектного кристалла a =G/2Ti(l- ), Ь - коэффициент Пуассона. Это выражение приводится в многочисленной литературе, например, [4-6, 11]. Для меди По составляет 10600 МПа. [c.54]

Сделанные до сих пор оценки теоретической прочности при сдвиге идеальных монокристаллов выполнены в предположении, что кристалл испытывает чистый сдвиг и сила, нормальная к плоскости скольжения, отсутствует. Учет растягивающих и сжимающих напряжений должен сильно повлиять на величину Ттах-Приведенные оценки теоретической прочности относились к температуре абсолютного нуля. Однако теоретическая прочность зависит от температуры по двум причинам. Во-первых, следует учитывать температурное изменение упругих постоянных, параметров решетки и поверхностной энергии и, во-вторых, термические флуктуации. При температуре, отличной от 0° К, в кристалле имеется конечная вероятность возникновения дислокаций под действием приложенных напряжений и термических флуктуаций [49, 50], что, как показывает расчет, приводит к небольшому уменьшению прочности с температурой. Между тем это противоречит хорошо известному экспериментальному факту о значительном понижении прочности с температурой. Последнее обусловлено влиянием температуры на свойства структурных де- [c.281]

Согласно Фриделю, теоретическая прочность кристаллов с растянутыми дислокациями, когда частичные дислокации далеко отстоят друг от друга, в 1,5 раза ниже, чем кристаллов, у которых энергия активации зарождения частичной дислокации велика. С этой точки зрения алюминий, никель или металлы с [c.324]

Как было уже показано (см. стр. 280), теоретическая прочность при сдвиге меньше хрупкой прочности (табл. 21 и 22). Физическая причина этого понятна. При сдвиге по плоскости скольжения связи между атомами периодически ослабляются и вновь усиливаются по мере сближения соседних атомов. При этом новых плоскостей не образуется возникают лишь небольшие ступеньки сдвига. В то же время при хрупком разрушении все связи в плоскости скола разрушаются одновременно, что требует большой затраты энергии. Г. ц. к. металлы имеют отношение Ттах/отах 1/30, О. Д. К. переходные металлы 1/5—1/7, а ковалентные и ионные кристаллы — чуть меньше 1. Поэтому [c.350]

Среди перечисленных высокопрочных волокон преимущество по удельной прочности и жесткости остается за керамическими нитевидными кристаллами. Отдельные, рекордные нитевидные кристаллы имеют прочность, близкую к теоретической, например усы сапфира, [c.351]

Дислокации, находящиеся на плоскостях скольжения, перемещаются постепенно и требуют для этого небольшого усилия одновременного разрыва атомных связей при этом не происходит. Поэтому наивысшей, приближающейся к теоретической, прочностью будут обладать Металлы или совсем без дислокаций или с заторможенными и не размножающимися дислокациями, т. е. нитевидные кристаллы или уск . Например, можно вырастить нитевидный кристалл железа толщиной около мк и длиной 2,5 мм при восстановлении водородом или цинком его хлористых или бромистых солей при этом рост такого кристалла будет происходить вокруг единственной дислокации, расположенной в центре вдоль его оси, которая по окончании роста может из него выйти. [c.62]

Механические свойства. Привлекательность аморфных сплавов для использования в технике, как уже отмечалось, определяется сочетанием особых физических свойств с высокой прочностью. Они обнаруживают экстремально высокую твердость, превышающую твердость материала в кристаллическом состоянии в 2—4 раза, а их прочность близка к прочности нитевидных кристаллов. Последняя, как известно, приближается к теоретической прочности. Предел текучести составляет 0,1—0,2 Е. [c.304]

В реальном кристалле всегда имеются дефекты строения. Установлено, что реальная прочность любого металла намного меньше прочности, полученной на основе теоретических расчетов. Например, известно, что предел прочности железа практически составляет около 300-10 Па (30 кгс/мм ). Однако теоретические расчеты показывают, что если у железа соблюдена закономерность расположения атомов, то для его разрушения необходимо приложить нагрузку 10-13 тыс. МПа (1000-1300 кгс/мм ). Причиной столь значительного расхождения между реальной и теоретической прочностью металлов является наличие у реальных кристаллов большого количества структурных дефектов. В результате этого связи между атомами нарушаются, и в сопротивлении действию внешних сил принимают участие не все атомы, составляющие данный кристалл, а только часть их. При отсутствии дефектов все атомы принимали бы участие в сопротивлении действию внешних сил, и тогда разрушить металл было бы значительно труднее. [c.8]

Уменьшение плотности дислокаций. До сих пор реализовано только в нитевидных кристаллах (усах) прочность приближается к теоретической, однако при этом нет запаса пластичности (вязкости). Целесообразно введение усов в. защищающую их матрицу, т. е. создание композитного материала, содержащего нитевидные кристаллы диаметром несколько микрометров. [c.106]

Напряжения в окрестности ядра дислокации, как видно из (25) и (28), приближаются к теоретической прочности кристалла GbJ2n при г = Ь. В области г= = (l,5- 2)b, где линейная теория упругости еще дает удовлетворительные результаты, величина упругих деформаций составляет 8—10%, а напряжения весьма зна- [c.46]

В известных работах А. Ф. Иоффе с сотрудниками [64] была поставлена серия опытов по изучению прочности кристалло В каменной соли при различных состояниях поверхности образца. Было обнаружено, что прочность кристалла с растворенным в горячей воде поверхностным слоем во много раз превышает его техническую прочность, достигая в некото1рых случаях значения теоретической прочности. Основная идея этих работ состоит в доказательстве, что уменьшение реальной прочности по сравнению с теоретической происходит из-за поверхностных несовершенств [c.13]

Сопротивление отрыву для железа, по данным различных авторов, теоретическое - 12000.. 100000 1 /[Па, реальное - 300 МПа. Теоретическая прочность соответствует идеальной бездефектной кристаллической решетке металла (рис. 19). При определенном количестве дефектов металл имеет минимальную прочность (точка 1).С уменьшением количества дефектов прочность возрастает. Прочность нитевидных бездислокационных кристаллов усов приближается к теоретической. Оки имеют почти идеальную поверхность без шероховатостей (не обнаруживается при увеличениях в десятки тысяч раз). Так, ус железа толщиной 1 мкм имеет- предел прочности порядка 1,35 МПа, т.е. почти теоретическуто прочность, однако пока длина уса не превыпгает 15 мм, и практическое применение их ограничено, например, армирование сапфировыми или графитовыми усами тугоплавких метал- [c.25]

Анализ данного уравнения начнем с экстремального случая, когда структура металла близка к идеальному кристаллическому строению. Прочность такого металла, примером которого являются нитевидные кристаллы (усы), есть максимально возможная для кристаллического тела, как такового, и близка к теоретической прочности. Малое количество несовершенств кристаллического строения приводит к тому, что при нагружении такою металла практически весь его объем будет равномерно поглонщть энергию искажен.1я и к определенному моменту каждый единичный объем во всем кристалле будет насыщен [c.20]

Теоретическая прочность кристаллов на сдвиг. Основным механизмом пластического течения кристаллов является сдвигообразова-ние. Долгое время считалось, что оно происходит путем жесткого [c.47]

Техническая (реальная) прочкость твердых тел. Прочность per альных кристаллов и твердых тел, используемых в технике, называется реальной или технической прочностью Ор. В качестве примера в табл. 1.2 приведена ар для меди, железа, стекла и каменной соли и отношение СТо < р- Из данных табл. 1.2 видно, что техническая прочность твердых тел на два и более порядков ниже их теоретической прочности. [c.54]

Таким образом, на основании изложенных выше данных можно предполагать, что в приповерхностных слоях кристалла реализуются аномально облегченные энергетические условия пластического течения. С другой стороны, известно большое количество работ, свидетельствуюш их о барьерной роли поверхности и приповерхностных слоев в обш ем процессе макропластической деформации работы по исследованию эффекта Ребиндера [11[, по барьерной роли окисных пленок и всевозможного рода поверхностных покрытий [12], работы Крамера [13, 14] и др. Кроме того, некоторые авторы [15] при обсуждении экспериментальных данных, полученных методом микротвердости при малых нагрузках, пытаются обосновать гипотезу ослабленного поверхностного слоя , другие [16] пытаются доказать наличие теоретической прочности в поверхностных слоях кристалла. Не останавливаясь на анализе, возможно или невозможно в настоящее время получить такую информацию методом микротвердости (это особый предмет исследования), можно констатировать, что, по-видимому, в рассмотренных выше работах нет принципиальных различий. Вероятно, о большей или меньшей прочности приповерхностного слоя но сравнению с объемом материала следует говорить, лишь строго привязываясь к конкретным условиям деформации, ее абсолютной величине, методу нагружения и исследования, типу среды, предыстории исследуемого материала и главное следует четко различать, на какой стадии микро- или макропластического течения идет речь об аномальном поведении поверхности. [c.40]

Теоретическая прочность твердых тел Прочность реальных кристаллов Сопротивление кристаллической решетки движению дислокаций ф Упрочнение за счет препятствий Термическая стабильность барьеров Мартенсит-ная структура стали и прочность Химическая и структурная неоднородность и механические свойства титановых сплавов Высокая прочность и композиционные материалы Нитевидные кристаллы Механизм упрочнения композиций, армированных непрерывными и короткими волокнами % Материаль , получаемые однонаправленной кристаллизацией [c.279]

В соответствии с оценкой Орована теоретическая хрупкая прочность (при абсолютном нуле) совершенного кристалла повышается с увеличением модуля Юнга, поверхностной энергии и с уменьшением межплоскостного расстояния. В табл. 21 приведены некоторые значения теоретической прочности, рассчитанные по уравнению (VIII.1). [c.280]

Можно полагать, что в тонких усах дислокаций нет и отсутствуют любые дефекты, которые могут служить их источниками. Пластическая деформация в таких кристаллах должна начинаться в тот момент, когда напряжение достигнет величины, необходимой для зарождения дислокаций в совершенной решетке. Как известно, гомогенное зарождение дислокаций требует напряжения, равного теоретической прочности на сдвиг. После зарождения хотя бы одной подвижной дислокации напряжение падает до значения as, необходимого для движения и размножения дислокаций. Таким образом, величина зуба текучести для усов равна разности напряжений зарождения и размножения дислокаций. При увеличёнии диаметра образца изменяется не только внешний вид кривых а — е, но также и характер пластического течения протяженность легкого скольжения заметно уменьшается и, начиная с d 20 мкм, эта стадия полностью отсутствует. Вслед за острым пределом текучести сразу же наступает сильное деформационное упрочнение. [c.363]

Предельная энергия деформации. Эффекты пластической деформации твердого тела при нагружении проявляются в изменении его объема и формы, а внутренние — в возникновении линейных и сдвиговых деформаций. Жильмо [283] развил идею о том, что поглощенная энергия при деформации контролируется прочностью межатомной связи. Это означает, что данная энергия является фундаментальной характеристикой сопротивления материала разрушению. Приняв, что поглощенная пластической деформацией металла удельная энергия равна поглощенной удельной энергии разрушения совершенного кристалла, Жильмо получил следующее соотношение между теоретической прочностью на отрыв и энергией W [c.163]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...