Прочность сцепления на границе раздела

На усталостную прочность армированных волокнами металлов влияют как прочность сцепления на границе раздела, так и микроструктура поверхности раздела. Те усталостные трещины, которые растут параллельно поверхностям раздела, должны распространяться в матрице или по поверхности раздела (упругие расчеты показывают, что мы можем исключить возможность роста трещины в волокне, и действительно такого роста не наблюдалось), поэтому важно только знать, будет ли прочность сцепления больше или меньше прочности матрицы (на растяжение или сдвиг). В первом случае трещины продольного и поперечного сдвига растут из разорванного волокна в металлическую матрицу, а в последнем случае происходит разрушение поверхности раздела (расщепление отрывом), по мере того как трещина приближается к волокнам. Необходимо лишь знать относительные величины прочности сцепления на границе раздела и прочности матрицы, а это можно без затруднений определить металлографическими, рентгенографическими или фрактографическими методами, наблюдая места расположения усталостных трещин сдвига. [c.423]

Для материала, полученного при 450 °С, глубина диффузионного проникания была меньше, а средняя прочность сцепления на границе раздела ниже (благодаря наличию пор). Каждое из этих обстоятельств могло бы увеличить долговечность композита, но другие данные о влиянии на усталостную долговечность одной только глубины диффузионного слоя (рис. 17) говорят о том, что поры (механические поверхности раздела) оказывали, вероятно, доминирующее воздействие. Возросшая после 16 ч выдержки при 475 °С взаимодиффузия (X = 10" см, табл. V) может снизить среднюю долговечность композита (рис. 17), хотя эффект этот выражен нерезко. [c.428]

Прочность клеевого соединения определяется физико-механическими свойствами клеевого шва, характером его нагружения и другими факторами. Различают адгезионную и когезионную прочности склеивания. Первая обусловлена силами сцепления на границах раздела клея с соединяемыми элементами конструкции, вторая — силами сцепления между молекулами клея. Соответственно, разрушение шва по границе раздела клея с элементом конструкции называют адгезионным, разрушение по самому клею — когезионным. Описываемые ниже методы пригодны для оценки когезионной прочности, поэтому под прочностью склеивания понимается когезионная прочность. [c.308]

При разрушении в случае простого растяжения, двухосного растяжения, двухосного растяжения — сжатия и циклического нагружения вблизи волокон, ориентированных под углом к направлению главного растягивающего напряжения, возникают треш,ины. Как показывает характерная картина сдвига в образцах с ориентацией волокон 45°, главную роль в таком разрушении играет сцепление на границе раздела. Разрушенные волокна с ориентацией 0° оказывали на прочность и вид разрушения большее влияние, чем изолированные дефекты матрицы или несцепленные участки. Эти результаты согласуются с наблюдениями Розена [55]. [c.523]

В общих чертах к высокой усталостной прочности металлов, армированных волокнами, приводят следующие факторы большая разница модулей компонентов, хрупкие волокна с высоким пределом текучести, вязкая матрица с низким пределом текучести и слабое сцепление на границах раздела [23]. В противоположность этому композит, имеющий матрицу с высоким пределом текучести, вязкие волокна (которые рвутся вследствие роста усталостных трещин) и прочную металлургическую связь на границах [c.434]

Основная идея упрочнения волокнами заключается в создании двухфазной структуры, в которой деформация матрицы используется для передачи напряжения высокопрочным волокнам при их объемном содержании до 50 - 70 % (чаш,е 10 - 30 %) за счет сил сцепления на границе раздела волокно - матрица. Если волокна имеют достаточную длину, то при нагружении деформация волокон на большей части их длины должна быть равна деформации матрицы и в этом случае волокна эффективно упрочняют ее. Кроме того, волокна должны задерживать распространение треш,ин и таким образом повышать не только прочность, но и вязкость материала. Благодаря гетерогенной структуре, состояш,ей из прослоек сравнительно пластичной, но недостаточно жаропрочной матрицы, и высокопрочных волокон, композиционные материалы теоретически способны работать при температуре лишь на несколько градусов ниже точки плавления матрицы при условии, что она будет вести себя как несжимаемая жидкость. [c.181]

Некоторые из перечисленных веществ коррозионно-активные. Характерное свойство асфальтенов — их способность конденсироваться в адсорбционном слое на границе раздела фаз с образованием твердообразных, хорошо сцепленных с поверхностью и имеющих большую прочность пленок, что снижает контакт с водной фазой и скорость коррозии в двухфазной среде. Влияние природных ингибиторов асфальтенов и нафтеновых кислот на скорость коррозии стали в двухфазной среде показано ниже. [c.123]

Величина касательного напряжения на границе раздела существенна с точки зрения прочности сцепления между волокном и матрицей, а также неэффективной длины волокна. Это напряжение вычисляется по изохромам и изоклинам согласно формуле [c.519]

И отношение прочности сцепления матрицы с волокном на границе раздела к прочности матрицы. При проведении исследований использовали композит с нерегулярным распределением волокна [5.9]. Проведенные исследования показали, что на относительные поперечные прочности оказывает влияние ориентация волокна. [c.117]

Предположим, что композиционный материал на основе термопластов или реактопластов изготавливается при температуре выше комнатной. В процессе охлаждения (и отверждения для реактопластов) каждая фаза дает усадку, причем частицы наполнителя препятствуют усадке матрицы и вызывают возникновение сжимающего напряжения на границе раздела фаз. С течением времени эти напряжения могут релаксировать. При нагревании композиционного материала матрица стремится расшириться в большей степени, чем частицы наполнителя, и при прочности адгезионного сцепления по границе раздела фаз выше возникающих напряжений расширение матрицы будет ограничено. При теоретическом анализе теплового расширения композиционных материалов делается допущение, что пограничный слой способен передавать возникающие при этом напряжения между фазами. [c.254]

Зависимость прочности клеевых соединений от содержания полярных групп в полимере клея имеет экстремальный характер [5, 5.32 14, с. 31 45, с. 40]. При изменении содержания полярных групп в полимере одновременно с прочностью сцепления изменяются (в результате роста жесткости макромолекул снижается вероятность контакта функциональных групп клея и склеиваемого материала) механические свойства клеевой прослойки. Одной из причин снижения прочности после достижения максимального значения можно считать повышение хрупкости клеевой прослойки. Таким образом, усиление внутри- и межмолекулярного взаимодействия в пределах одной фазы препятствует взаимодействию на границе раздела фаз. Следовательно, применение клея, в состав которого входят соединения с оптимальным содержанием активных групп, — один из эффективных способов регулирования прочности клеевых соединений. [c.450]

Прочность сцепления между связующим и волокнами обычно отличается от прочности компонентов пластика. В разделе 4.5 был введен параметр Кь, характеризующий прочность сцепления при отрыве. В данном расчете прочности сцепления соответствовала прочность элементов модельной сетки, находящихся на границе раздела связующее — волокно. [c.139]

С увеличением энергии гомеополярного взаимодействия анионов кислорода, находящихся на границе раздела фаз, с катионами жидкой фазы (связь О—Ме ) электронное облако анионов кислорода смещается к расплаву и связь Ре —О ослабевает. При этом уменьшается адгезия, а следовательно, и прочность сцепления покрытия с металлом. [c.10]

Ранее было показано, что покрытие TIN на быстрорежущей матрице имеет включения a-Ti на поверхности и в объеме покрытия, называемые капельной фазой (см. рис. 12). Включения этой фазы являются опасным дефектом покрытия. Если фаза = Т1 расположена на границе раздела покрытие—матрица, то это является причиной резкого снижения прочности сцепления покрытия с инструментальным материалом и служит очагом начального разрушения покрытия- Если капли a-Ti расположены на поверхности, то в местах их контакта с обрабатываемым материалом происходит интенсивное схватывание, возникают растягивающие напряжения, которые и являются причиной хрупкого разрушения покрытия. [c.119]

АДГЕЗИЯ — молекулярная связь между поверхностями двух соприкасающихся разнородных твердых или жидких тел (фаз). Если соприкасающиеся тела одинаковы, при полном их соприкосновении А,, переходит в когезию, характеризующую прочность этих тел — силу сцепления молекул ионов, атомов вещества в данном теле. А. твердых тел обычно мала, так как истинная площадь контакта из-за неровностей поверхностей составляет весьма малую долю кажущейся площади соприкосновения. Предельно высокого значения А. достигает только на границе раздела двух жидкостей или твердого тела и жидкости. [c.12]

При нагреве и вьщержке образца при повышенной температуре на границе раздела промежуточного слоя и основного металла протекают процессы, влияющие на прочность их сцепления восстановление оксидов и разложение химических соединений, релаксация напряжений, образование контактов с химической связью, перестройка структуры, диффузия, рекристаллизация, рост зерен, формирование твердых растворов и химических соединений, рост существующих и вновь возникающих контактов. [c.40]

Развитие процессов сцепления эмали с металлом, вероятно, связано со строением двойного электрического слоя на границе раздела металл—расплав эмали. Можно предположить, что прочность сцепления эмали с металлом будет ослаблена, если отвердевание эмали сопровождается перезарядкой двойного электрического слоя и совпадает с состоянием нулевого заряда поверхности и, наоборот, она усиливается, благодаря силам электростатического взаимодействия, существующим на границе эмаль—металл и наличию двойного электрического слоя большой емкости. [c.35]

Таким образом, прочность сцепления этих материалов обусловлена кинетикой процессов взаимодействия на границе раздела эмаль—металл, для изучения которых используется электрохимические методы контроля. [c.37]

Процесс взаимодействия металла с эмалью начинается со смачивания окисной пленки, однако смачивание не может являться единственным критерием оценки прочности сцепления, так как на границе раздела происходит химическое взаимодействие эмали с металлом, приводящее к растворению пленки и изменению химического состава прилегающего слоя силикатного расплава, обогащаемого окислами металла. Поэтому при некотором снижении смачиваемости металла расплавом эмали может наблюдаться хорошее сцепление. По мере растворения окисной пленки начинается взаимодействие металла с теми компонентами жидкого эмалевого расплава, которые имеют более высокий электродный потенциал. К ним относятся ионы Со +, введенные в грунт в виде окислов СоО, NiO. [c.37]

Источниками возникновения микроэлементов служат микронеоднородность исходной поверхности и расплава эмали, а также выделяющиеся в процессе окислительно-восстановительных реакций частицы Со, N1 на границе раздела. Вследствие выделения кобальта как более электроположительного металла на поверхности стали создается множество микрогальванических пар, усиливающих протекание реакций на границе раздела и разрыхляющих поверхность, что обеспечивает хорошее сцепление. В работах Л. Д. Свирского [5, с. 60—67 ] отмечается, что важное значение имеет электропроводность эмалевых расплавов прочность сцепления эмали с металлом достигается при некоторой оптимальной величине удельной электропроводности. [c.41]

Теоретические расчеты прочности адгезионных связей показывают, что молекулярных сил на границе раздела адгезив — субстрат достаточно для получения прочного сцепления. Если же прочность адгезионной связи невелика, значит имеются посторонние причины, например плохое качество подготовки поверхности, неправильный режим формирования пленки, состав адгезива (лакокрасочного материала) и т. п. [c.89]

Не менее трудно осуществить отрыв защитного покрытия точно на границе его раздела с металлом. Для этого, прежде всего, необходимо, чтобы прочность материала покрытия и металла на разрыв была заметно выше прочности их сцепления. Это условие не всегда соблюдается. Часто в результате химического взаимодействия между покрытием и металлом образуются промежуточные слои химических соединений, обладающие свойствами, совершенно отличными от свойств как защищаемого металла, так и материала покрытия. Промежуточные слои могут при известных условиях оказаться весьма хрупкими и явиться наиболее слабым звеном связи покрытия с металлом [7 ]. Отрыв покрытия от металла происходит в этих случаях внутри указанных слоев и прочность сцепления такого рода покрытий с металлом определяется, главным образом, структурой и толщиной промежуточного слоя. В этих случаях, измеряя работу, необходимую для отрыва слоя покрытия от стальной поверхности, можно получить сведения лишь о прочности промежуточного слоя. [c.38]

Образование пор в покрытии может играть заметную роль не только в формировании структуры покрытия, но и, как было сказано, влиять на результаты экспериментального определения прочности сцепления. Если, например, крупная пора (рис. 1) находится у границы раздела покрытие—подложка в зоне торца штифта, то естественно, что измеренная локальная (местная) [c.101]

Микроструктура поверхности раздела и прочность сцепления на границе раздела, несомненно, являются наименее изученными из тех основных факторов, которые влияют на усталостную прочность композита. Такое положение дел сохраняется и до сих нор из-за экспериментальных трудностей обнаружения границ раздела матрицы и волокна с достаточно высокой степенью разрешения. В последнее время, однако, для выявления поверхностей раздела алюминия и бора [22, 23, 25—27, 46] и оценки ее влияния на усталостную прочность композита были разработаны методы трансмиссионной электронной микроскопии. Почти все исследования поверхностей раздела, в которых достигалась высокая степень разрешения, проводились на бороалюминиевых композитах, поэтому в последующем подробном обсуждении композиты такой системы будут рассмотрены особо. [c.423]

Грануляторы окатывания для мелкодисперсных материалов. Такие грануляторы осушествляют первый способ гранулообразо-вания. При проектировании или выборе фану-ляторов мелкодисперсных материалов основную роль ифает подбор механизма связывания исходного материала для получения необходимой прочности. Для выбора такого механизма используют диафамму (рис. 2.4.1), связываю-шую прочность гранул о с размерами исход-ньк частиц d p при различных механизмах связывания А - связывание мостиками из твердого тела, как результат спекания, сплавления, отвердевания связующего, кристаллизации, химического взаимодействия и т.д. Б -капиллярный силами сцепления на границе раздела фаз В - силами адгезии и когезии Г -молекулярный силами Ван-дер-Ваальса и электростатического притяжения. [c.180]

Если такую сильно деформированную проволоку из чистого вольфрама нагревать до высоких температур, апример до 2 000° С, ее волокнистая структура постепенно снова превращается в поликристаллическую структуру без определенной ориентации кристаллов. Сначала она становится мелкокристаллической с увеличением продолжительности отжига размеры кристаллов постепенно увеличиваются и могут, наконец, занять все поперечное сечение проволоки (рис. 3 2-8, 1, II, III, а также рис. 3-,2- 1 1, / и //). Такая рекристаллизован-ная вольфрамовая проволока обладает совершенно иными свойствами, чем, например, ре-кристаллизованная отжигом никелевая проволока, В то время как дуктильность никелевой проволоки повышается при отжиге ( мягкий отжиг, см. р ис, 2-2), рекристаллизованная вольфрамовая проволока вследствие упомянутой высокой прочности решетки и сравнительно малых сил сцепления на границах раздела [c.23]

Кроме напрялшний, возникающих при приложении внешних усилий разрыва, в большинстве случаев на границе раздела между металлом и покрытием существуют напряжения, возникшие при формировании покрытия вследствие разности коэффициентов термического расширения, также влияющие на прочность сцепления покрытия с металлом. Эти замороженные напряжения могут вызвать (и иногда действительно вызывают) начало разрыва при весьма малых внешних усилиях. Складываясь с напряжениями, возникающими при приложении внешних усилий, они образуют сложное поле распределения напряжений, почти недоступное определению. [c.40]

Связь максимальной поверхностной энергии разрушения с обра- боткой поверхности частиц и адгезионным сцеплением их с матрицей объясняются в работах [35, 36] зависимостью напряжений, прп которых трещина может проходить через препятствие, от адгезии. На сложность этой зависимости указывает то обстоятельство, что хотя в обеих этих работах использовались аналогичные стек-лосферы и полиэфирные смолы, а также одинаково обрабатывалась поверхность стеклосфер, в них получены противоположные результаты. В работе [35] максимальная вязкость разрушения наблюдалась при минимальной адгезионной прочности, что связывалось с увеличением в этом случае отслаивания частиц и растрескиванием матрицы на границе раздела с частицами наполнителя. Наоборот, в работе [36] максимальная поверхностная энергия разрушения наблюдалась при максимальной адгезионной прочности, что связывалось с возрастанием напряжения, необходимого для прохождения трещины через препятствие при возрастании прочности сцепления частиц с матрицей. [c.78]

Решающую роль в образовании защитных покрытий на поверхности металлических изделий играют явления, протекающие на границе раздела фаз. Эти явления предопределяют две основные качественные характеристики любого защитного покрытия — его сплошность и прочность сцепления с металлом. В известной мере от указанных характеристик зависят и другие свойства защитного покрытия. Так, например, установлено, что химическая стойкость аппаратуры, защищенной стеклоэмалевым покрытием, зависит не столько от действия агрессивной среды, сколько от наличия или возникновения в покрытии пор и микротрещин. Прочность сцепления с металлом оказывает существенное влияние на спосабность защитного покрытия противостоять резким перепадам температуры и механическому воздействию. [c.3]

В действительности взаимодействие между расплавленными силикатами и металлом не ограничивается растворением окисной лленки. Из-за микронеоднородности стали на границе раздела фаз развиваются электрохимические процессы, приводящие к более или менее глубокой коррозии стальной поверхности и проникновению расплава в образующиеся углубления и поры Поверхность раздела фаз при этом увеличивается, а поэтому повыщается прочность сцепления защитного покрытия с металлом. [c.5]

Установлено [5], что прочность сцепления пленки с металлом увеличивается с уменьшением толщины адгезива. Это объясняется несколькими предположениями 1) разрыв соединения происходит по месту дефектов, число которых увеличивается с увеличением толщины адгезива 2) при всех адгезионных связях на границе раздела адгезив-субстрат происходит адсорбция, сопровождающаяся 1Своеобразной ориентацией молекул, при этом в толще адгезива возникают напряжения. [c.84]

Способ соединения труб энергией взрыва основан на принципе высокоскоростного соударения их контактных поверхностей. Чрезвычайно важным параметром, предопределяющим прочность соединения металлов, является скорость метаемой стенки трубы продуктами взрыва в момент соударения. В результате соударения развиваемые на границе раздела давления реализируются в значительные пластические деформации, приводящие к прочному сцеплению двух металлических поверхностей. [c.56]

Качество покрытия, его свойства и структура зависят от ряда параметров процесса газофазового осаждения. Наиболее существенную роль играет температура на границе раздела конденсата и инструментального материала. От температуры зависят структура покрытия и прочность его сцепления с твердосплавной основой. [c.15]

Хотя, как следует из результатов ряда исследований, окисная пленка в процессе эмалирования растворяется в расплавленной эмали, однако окончательно не установлено ее полное отсутствие на границе раздела между сформировавшимся эмалевым покрытием и металлом. Поэтому прочность сцепления окисной пленки со сталью может играть существенную роль в образовании прочного эмалевого покрытия, в особенности для безгрунтовых покрытий белыми эмалями, когда растворение окислов железа в эмали совершенно нежелательно [93—102 105—106 113—122]. [c.107]

Величина растягивающих напряжений а на волокне зависит от многих факторов отношения If/df, от количества присутствующих в композиции волокон, от величины приложенной нагрузки, от механических свойств волокна И матрицы и сил сцепления на поверхности раздела волокно—матрица. Доу гюказал [11], что для усов a-AlgOg в алюминиевой матрице с целью достижения максимального упрочнения последней необходимо выдерживать для усов соотношение 1с 30 df. Саттон (11) нашел, что а с линейно зависит от объемного содержания усов. На рис. 128 приведена прочность композиции в зависимости от If/df при df = onst. При этом видно, что усы несут полную расчетную нагрузку при If > а если If < 1с или If << то Ос снижается. Было показано также, что т никогда не достигает большой величины на концах уса, если отсутствует пластическое течение матрицы если же матрица пластически деформируется, то касательное напряжение х на границе волокно— матрица заметно возрастает [ 11 ]. [c.170]

Формирование эмалевых покрытий основано на реакциях взаимодействия металла с эмалью и диффузии на границе раздела. Качество этих покрытий определяется свойствами эмали и в первую очередь смачиваемостью, зависящей от вязкости и поверхностного натяжения структурой и рельефом поверхности — составом и строением поверхностных пленок. Поэтому металлические изделия перед эмалированием приводят в равновесное состояние, а поверхность подвергают специальной подготовке. Сюда относится очистка и обезжиривание, придание поверхности определенного рельефа путем травления или дробеструйной обработки, создание окисных или иных (никелевых, фосфатных) пленок химической или термической обработкой и т. п. В процессе взаимодействия эмали с металлом происходит дальнейшее изменение состояния поверхности, оказывающее влияние на прочность сцепления металла с эмалью. Без предварительной подготовки такого металла, как сталь типа 08кп, сцепление с эмалью либо отсутствует совсем, либо очень слабое. [c.22]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...