Матрицы скорость ползучести

Механизм роста графитовых включений можно представить так. К графитовому зародышу диффундируют атомы углерода, что-обусловливает его рост. Матрица вначале не удаляется от фронта растущего графитового включения, в связи с чем повышается давление до начала ползучести. Давление в итоге зависит от соотношения скорости ползучести матрицы и скорости выделения углерода на графите. [c.35]

В соответствии с настояш,ей теорией материалы матрицы, имеющие более высокую скорость ползучести / (t) и более низкое значение начальной податливости J (0), обладают более сильной временной зависимостью разрушения. В частности, скорость увеличения R ( ) зависит от отношения б (i)/6 (0) [уравнение (18)], и эта зависимость определяет длительную прочность композита [уравнение (17)]. Отношения б (i)/6 (0) для двух материалов матрицы можно приблизительно представить следующими выражениями [c.293]

Рис. 33. Зависимость минимальной скорости ползучести е от напряжения в композите (вольфрам — серебро) и ее сравнение со скоростью ползучести матрицы (1/3 = 30, = 0,40) [29] О.— матрица, Д — композит темпера-

Одна из особенностей армированного углеродными волокнами алюминия — его теплостойкость. Вплоть до температур на 50 К ниже, чем температура плавления металлической матрицы, сохраняется приблизительно 70% значения прочности при растяжении материала при комнатной температуре его скорость ползучести в несколько раз меньше, чем у матрицы, и композиционный материал обладает малой ползучестью вплоть до температур на 100 К ниже температуры плавления матрицы [11, 12]. На рис. 7.6 приведены зависимости прочности при растяжении [c.254]

Тогда, зная зависимости скоростей ползучести волокон и матрицы от напряжений, например [c.209]

Для большей определенности изложения примем, что зависимость скорости ползучести матрицы от напряжений имеет вид [c.210]

Анализ кривых ползучести, построенных на ЭВМ для некоторых модельных композитных материалов, выявляет эффект армирования пластичных матриц высокомодульными волокнами (рис. 106). В предположении, что скорость ползучести матрицы при постоянном напряжении постоянна, согласно (5) ползучесть армированных материалов при постоянной нагрузке получается резко затухающей (рис. 106). [c.211]

Выражение (1) представляет собой дифференциальное уравнение ползучести матрицы, дает непосредственно зависимость скорости ползучести как от температуры Т и напряжения Ощ, так и от мгновенной деформации е о и накопленной деформации ползучести При шаговом построении кривых ползучести композитов уравнение (1) заменяет принятую ранее зависимость (5) разд. 1. [c.217]

Под действием этих напряжений начинается процесс обратной ползучести. Развитие обратной ползучести композита сопровождается как уменьшением сжимающих напряжений в матрице, так и уменьшением растягивающих напряжений в волокнах, что приводит к затуханию процесса, Непосредственно при моделировании на ЭВМ предполагалось, что уравнение состояния (1), описывающее реологические свойства матрицы, остается справедливым и задает скорость ползучести также и при сжимающих напряжениях в исследуемом диапазоне температур. Процесс обратной ползучести протекает более интенсивно, если исследуемый образец после снятия нагрузки дополнительно нагревается. [c.222]

Теоретический анализ (гл. 11), однако, приводит к заключению, что при гомологических температурах выше 0,5 ползучесть металлических материалов, упрочненных частицами выделений и дисперсной фазой, контролируется объемной диффузией в матрице. Действительно, если нормированную скорость ползучести представить в зависимости от нормированного напряжения [c.56]

Из работы [398] следует, что зарождение пор может осуществляться описанным механизмом при условии, что инкубационный период зарождения достаточно короткий, а пороговое напряжение достаточно низкое [существенно ниже, чем следует из модели [394], а также уравнения (15.4)]. Сокращению инкубационного периода способствует сильная локальная концентрация напряжений, создаваемая проскальзыванием. Концентрация напряжений, необходимая для зарождения пор на включениях, достигается при очень высоких скоростях ползучести (в случае меди и сплава Сц - 2п при ё > 10 с [353, 399]). Из этого следует, что образование пор должно происходить в основном сразу после приложения нагрузки, когда скорость ползучести высокая, и не должно иметь места в процессе установившейся ползучести. Поскольку, однако, образование пор наблюдалось и в процессе установившейся ползучести, это можно объяснить неэффективность ) межфазной границы включение — матрица как источника и стока вакансий. Такая неэффективность приводит к созданию локальных концентраций напряжений на включениях при скоростях ползучести, которые значительно ниже, чем предполагает теория [398]. [c.235]

Важную роль при эвакуации атомов матрицы должны играть и перемещения дислокаций (переползание и скольжение). В целом механизм отвода атомов матрицы от графитных включений определяют и как ползучесть. Диффузионная ее составляющая (роль которой увеличивается с повышением температуры) представляет собой диффузию вакансий от мест их генерации к местам выделения графита. Дислокационная составляющая ползучести (ее роль увеличивается с понижением температуры) представляет собой разблокировку дислокаций путем переползания и скольжение их под влиянием имеющихся в матрице напряжений. Скорость ползучести в обоих случаях контролируется самодиффузией атомов железа в матрице, поскольку диффузия вакансий и пере- [c.146]

Устойчивость нестационарного (зависящего от времени) поведения материала может быть рассмотрена так же, если заменить деформации и перемещения соответствующими скоростями [6, 7, 9, 10, 11]. Все практически важные материалы проявляют некоторую зависимость от времени в неупругой области. Однако для большинства композитов в типичных случаях их применения при низких и умеренных температурах удобной является гипотеза о стационарности (независимости от времени). Исключением являются композиционные материалы с металлической матрицей, предназначенные для работы при высоких температурах. В этом случае свойства ползучести принимаются во внимание в первую очередь. [c.21]

Определение необходимых параметров ползучести волокна и матрицы Ai, Bi, С, (по деформациям ползучести из приложения I) для использования в программе анализа ползучести связано с двумя проблемами. Первая проблема заключается в выборе подходящих параметров Ai, Bi, i для описания кривых ползучести при сдвиге. Общее выражение для скорости деформации ползучести можно записать в виде [c.289]

Упрочнение за счет добавок никеля, хрома и марганца используют для сталей, работающих как при низкой, так и при высокой температуре. Это упрочнение усиливается при добавлении таких элементов, как молибден, ванадий, ниобий и вольфрам, которые имеют большое сродство к углероду. (Ванадий и ниобий имеют также большое сродство к азоту.) Эти добавки не только замедляют скорость превращения и уменьшают содержание углерода в эвтектоиде, но и, соединяясь с углеродом, образуют мелкодисперсные карбиды, которые более стабильны и менее склонны к коагуляции, чем частицы цементита в бейните или перлите. Эти дисперсные карбиды существенно увеличивают сопротивление матрицы деформации как при низкой, так и при высокой температуре и могут быть использованы при создании сталей с высокими пределами текучести и ползучести. [c.50]

Одновременно интенсивно развивается процесс деформационного старения, так как увеличивается скорость диффузии под действием циклических напряжений и избыточного числа вакансий, а также в связи с тем, что дислокационные стенки являются участками повышенной диффузионной проницаемости. С выделением мелкодисперсных фаз при старении в комбинированных испытаниях на термическую усталость с ползучестью значительно снижается длительная пластичность, наиболее интенсивное снижение которой происходит на стадии перед выделением или в том случае, когда частицы второй фазы еще когерентно связаны с матрицей. Этим можно объяснить характер кривых длительной пла- [c.119]

Уилкокс и Клауэр [87] при исследовании композита магниевый сплав — нержавеющая сталь установили, что неупрочненной матрице присуща стационарная ползучесть, а изолированной проволоке и упрочненной матрице — логарифмическая ползучесть. Они пришли к выводу, что скорость ползучести определяется проволокой это согласуется с моделью де Сильва [22] и Мак-Дэйнел-са и др. [56, 57]. Исследования композитов алюминий — бор подтвердили определяющую роль упрочнителя и применимость к ним модели Мак-Дэйнелса и др. [56, 57], основанной на правиле смеси. [c.251]

При исследовании длительной прочности композитов, армированных разрывными волокнами, в которых нагрузка передается от одного волокна к другому посредством сдвига матрицы, соответствующая характеристика матрицы — ее длительная прочность при сдвиге. В работе [29] показано, что скорость ползучести композитов, содержащих разрывные волокна, по-видимому, зависит от скорости ползучести матрицы под действием сдвиговых напряжений, которые возникают вблизи границы волокно — матрица. На основе данных [29] в [27] осуществлено исследование долговечности меди, армированной разрывными вольфрамовыми волокнами. Часть исследования состояла в определении свойств длительной прочности при сдвиге меди ОРНС при 649 и 816 °С в вакууме 10" мм Hg). Образец меди, используемый в [27], показан на рис. И, а. [c.281]

Изучение длительной прочности и ползучести композитов с металлической матрицей осуществлялось рядом исследователей в основном на следующих материалах вольфрам — медь, вольфрам — никелевые сплавы и бор — алюминий. Большинство испытаний проводилось при повышенных температурах, что может привести к недооценке свойств композита из-за взаимодействия между волокнами и матрицей. Экспериментальная работа сопровождалась теоретическим анализом, подобным оценке прочности по правилу смесей . Мак-Данелсом и др. [39] исследована длительная прочность и скорость ползучести композитов на основе меди, армированных вольфрамовыми волокнами полученные данные сопоставлены со свойствами компонентов при помощи соответствующего анализа. Испытания проведены при 649 °С и 816 °С. [c.297]

Первая модель разрушения Мак-Данелса и др. [39] основана на предположении о том, что скорость ползучести определяется именно поведением волокна. Эта модель пригодна для композитов, в которых волокно гораздо прочнее и жестче, чем вязкая матрица. В таком композите изменение напряжений в матрице при ползучести несувдественно по сравнению с напряжениями в волокне. При этом предусматривается, что время до разрушения волокна не изменяется от дополнительных напряжений в матрице. Таким образом, только долговечность волокна используется полностью. [c.298]

В предыдущем разделе рассмотрены усадочные напряжения в типичном боропластике с однонаправленной и ортогональной схемами армирования с температурой цикла отверждения 177 °С и последующим охлаждением до эксплуатационной температуры 24 °С. Считалось, что температура снижается мгновенно. Поэтому процесс ползучести происходит как бы при комнатной температуре. Скорости ползучести большинства эпоксидных смол увеличиваются с ростом температуры, особенно вблизи температуры отверждения. Некоторые данные о ползучести этих смол в диапазоне температур от 24 до 177 °С приведены в приложении I. Если процесс охлаждения протекает медленно, так что деформации ползучести в матрице успевают компенсировать термические усадочные деформации, то можно ожидать снижения усадочных напря- [c.273]

В композициях с дискретными волокнами скорость ползучести зависит от сдвиговых свойств матрицы. Впервые модель ползучести композиций с короткими волокнами построил Ми-лейко [176]. [c.27]

Для получения высокой жаропрочности необходимо иметь в структуре частицы избыточных фаз — упрочнителей. Из сказанного выше можно заключить, что многие жаропрочные сплавы термически упрочняются. В них частицы избыточных фаз образуются во время старения после предварительной закалки. Во время эксплуатации при комнатных и повышенных температурах частицы коагулируют, увеличиваются расстояния между ними и существенно снижается эффект упрочнения. При этом можно отметить, что выделения, кристаллозрафически близкие к матрице, дольше остаются когерентными и не коагулируют. В условиях длительной работы при высоких температурах необходимо иметь в виду, что в стареющих сплавах обычно трудно сохранить максимальную дисперсность выделений, которые способствуют уменьшению скорости ползучести и высокой длительной прочности. [c.140]

В работе [110] композиционный материал представлялся состоящим из отдельных микрообьемов, в которых волокна работают только на растяжение, а матрица только на сдвиг. Зависимость скорости ползучести композита от приложенного напряжения получалась при этом путем статистического синтеза отдельных цепочек ползущих элементов. [c.209]

Исследования дислокационной структуры эвтектических композитов после длительных испытаний [128] показали, что дислокационная структура матрицы в процессе ползучести эвтектики типа СоТаС-744 изменяется так же, как и в жаропрочных сплавах семейства ЖС6, что свидетельствует об идентичности атомных механизмов, ли штирующих пластическую деформацию, Для ряда литых жаропрочных сплавов на никелевой основе семейства ЖС6 найдены эмпирические зависимости текущей скорости деформации от температуры и приложенного напряжения, позволяющие рассчитывать полную, содержащую три характерные стадии кривую ползучести. Опираясь на эти результаты, примем, что скорость ползучести матрицы описывается темпераТурно-силовой зависимостью [21] [c.217]

Как мы уже видели в гл 3 и 4, для сплавов, упрочненных частицами (в основном, композитов), характерны, с одной стороны, высокие и часто зависящие от температуры значения кажущейся энергии активации ползучести Qp, а с другой стороны, — большие величины параметра т чувствительности к напряжению скорости установившейся ползучести. Поэтому вряд ли могут быть сомнения в том, что скорость ползучести сплавов, упрочненных выпадающими частицами, и дисперсных композитов контролируется процессами, зависящими от диффузии при низких напряжениях, недостаточных для про-давливания дислокаций между частицами, дислокации преодолевают частицы переползанием, тогда как при достаточно высоких напряжениях частицы преодолеваются по механизму Орована (продавливание дислокаций между частицами). При определенных условиях могут доминировать проскальзывания по границам зерен или диффузионная ползучесть. Преодолевать частицы их перерезанием дислокации могут только при совершенно специфических условиях, а именно частицы не только должны быть когерентны с матрицей, но и должны иметь одинаковую с матрицей кристаллическую структуру, а параметр решетки частиц фазы должен лишь незначительно отличатьбя от параметра решетки матрицы. Эти условия следуют из правила постоянства вектора Бюргерса вдоль линии дислокации. [c.156]

В случае дисперсно упрочненных систем разумнее предположить, что процессом, контролирующим скорость ползучести, является переползание дис локаций через дисперсные частицы. Далее,следует предположить, что в дисперсно упрочненной матрице дислокации не дойжны образовывать трехмерную [c.156]

Теперь рассмотрим случай напряжений, достаточно высоких для того, чтобы дислокация могла преодолеть частицу по механизму Орована с образованием петель вокруг частиц (рис, 11.2, а). Уравнение для скорости ползучести, вывод которого приводится ниже, годится и для случая, когда дисло-, кационными источниками будут служить дислокационные сегменты, соединяющие частицы. Процессом, контролирующим скорость ползучести, в этом случае становится переползание петель, образованных вокруг частиц, Анселл и Виртман [250] предположили, что граница раздела матрица - некогерентная частица является эффективным источником и стоком вакансий, так что поток вакансий будет проходить между дислокацией и границей раздела. [c.158]

Эластифицирование -полимеров и сополимеров стирола, метилметакрилата и акрилонитрила заметно сказывается на их деформировании при длительно действующих нагрузках. По зависимости модуля ползучести Е от длительности действия нагрузки видно, что кратковременный модуль ползучести эластифицированных термопластов (ударопрочного полистирола и пластика АБС) ниже, чем у неэластифицированпых, и тем в большей степени, чем выше содержание эластичной фазы (рис. 1У.15). Скорость ползучести, характеризуемая уменьшением модуля с увеличением длительности действия нагрузки, определяется главным образом плотностью сетки в эластичной фазе. Так как в пластике АБС частицы эластичной фазы до прививки на них макромолекул матрицы предварительно вулканизованы, скорость его ползучести мала. В ударопрочном полистироле образование сетчатой структуры эластификатора менее вероятно, поскольку оно происходит как побочный некон- [c.158]

Большинство композитов, описанных в настоящей главе, есть непрерывные однонаправленные волокнистые композиты (НОВК), имеющие большую объемную долю волокон. В результате продольная прочность в основном определяется прочностью самих волокон. Таким образом, если волокна обладают свойством ползучести, то им обладают и композиты на их основе. В небольшом числе работ по композитам, армированным вольфрамом и бериллием, обнаружено разрушение при ползучести. С другой стороны, разрушение под нагружением может появиться как результат комбинации двух факторов статистической прочности хрупких волокон и временных свойств вязкоупругой матрицы. Такая комбинация создает вероятность непрерывного изменения напряженного состояния внутри композита, даже при испытании на разрушение. Эти изменения также приводят к явлению запаздывания разрушения. Поэтому очень важно рассмотреть как матрицу, так и волокно при изучении длительной прочности композита, причем нужно иметь в виду, что матрицы оказывают очень незначительное влияние на кратковременную продольную прочность композитов, но играют очень важную роль в его длительной прочности. Часть работ посвящена исследованию эффектов скорости деформации на прочность НОВК оказалось, что только армированные стеклом композиты, по-видимому, чувствительны к изменениям скорости. [c.269]

Подводя итог изложенному, можно сказать, что рассмотренный комбинированный подход, объединяющий метод конечных элементов и анализ слоистой среды, является приемлемым для прогнозирования свойств слоистых композитов при простых температурно-силовых воздействиях, когда материал матрицы нелинейно упругий и чувствителен к ползучести, Применение этого подхода к боропластикам на эпоксидном связующем подтвердило оценки уровней усадочных напряжений в этих материалах, полученные при помощи линейного термоупругого анализа. Усадочные напряжения, определенные с учетом ползучести для типичного цикла отверждения слоистого композита, могут в зависимости от схемы армирования составлять по величине от 80 до 100% усадочных напряжений, рассчитанных при помощи линейного термоупругого анализа. Величина усадочных напряжений, по-В1 димому, не чувствительна к небольшим изменениям скорости охлаждения композита. Однако нагрев выше температуры отверл<дения (повторный) приводит к значительному увеличению усадочных напряжений. [c.283]

При рассмотрении ползучести композита необходимо принимать во внимание состав матрицы и дисперсной фазы. Деформация и скорость деформации при сдвиге являются одними и теми же для матрицы, волокна (наполнителя) и всего композита. Составляюн ие напряжения, возникающего в композите при некоторой скорости деформации, имеют вид [c.140]

Однако марганцевый аустенит характеризуется хладноломкостью (КСи 0,3 МДж/м ) при низких температурах (ниже -100 °С), в то время как никелевый аустенит вплоть до -196 °С сохраняет достаточно высокую ударную вязкость (КСи 3 МДж/м ). Такое различие свойств никелевого и марганцевого аустенитов обусловлено существенно меньщими значениями энергии дефектов упаковки в марганцевом аустените (ориентировочно 0,075—0,06 Дж/м в интервале от 0 до -196 °С) по сравнению с никелевым ( 0,15 Дж/м ). Таким образом, можно регулировать способность аустенита к упрочнению при пластической деформации, изменяя энергию дефектов упаковки в нем посредством рационального легирования никелем и марганцем аустенитных сталей и сплавов. В сплавах с ГЦК решеткой (в том числе и в аустенитных сталях) энергия дефектов упаковки оказывает более существенное влияние на упрочнение, чем рассмотренные раньше виды взаимодействия дислокаций с легирующими элементами. Так, легирующие элементы в стали, снижающие энергию дефекта упаковки, повышают температуру начала рекристаллизации и сужают интервал кристаллизации. Скорость установившейся ползучести ГЦК металлов уменьшается с уменьшением энергии дефектов упаковки. Дефекты упаковки являются центрами выделения когерентных фаз (карбидов, интерметаллидов и др.) в аустенитных сталях и сплавах с ГЦК решеткой. Так, в закаленных аустенитных сталях с 1% ниобия (12Х18Н10Б) или с 1% титана (12Х18Н10Т) при высокотемпературной (-700 °С) выдержке на дефектах упаковки выделяются когерентно связанные с матрицей кубические карбиды МЬС и Т1С. Мелкодисперсные карбидные частицы (размером до 10 нм) препятствуют движению дислокаций, а также способствуют их размножению, что в конечном итоге приводит к повышению прочности стали (рис. 7.3). В то же время коагуляция кубических карбидов (Т1С, ЦЬС), выделяющихся на дефектах упаковки, протекает более медленно, чем карбидов (в том числе и [c.149]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...