Прочность кристалла на разрыв

Кроме того, следует отметить, что полученные данные могут служить основой для построения новых физических моделей процесса хрупкого разрушения, основанных не на традиционных схемах концентрации напряжений из-за различного рода неоднородностей дислокационной структуры, а за счет различного рода локальных неоднородностей распределения ансамбля кластеров из точечных дефектов различной мошности и природы [368, 691]. Таким образом, при определенных температурно-силовых и временных условиях стадия зарождения первичного очага концентрации напряжений и первичной трещины, а также последующая стадия развития хрупкой трещины должны рассматриваться с позиций изложенной выше модели диффузионно-дислокационной микропластичности. При этом теория должна рассматривать диффузионную стадию зарождения ансамбля кластеров различной мощности (т.е. с различным уровнем концентрации напряжений вблизи единичных кластеров), их рост и эволюцию в процессе вьщержки под нагрузкой (взаимодействие между собой, перераспределен е в размерах и др.). Т.е. взаимодействие между собой локальных источников перенапряжений от единичных кластеров в микрообъемах формирует общее макроскопическое поле внутренних напряжений в кристалле, ответственное за деформационное упрочнение кристалла, а также создает некоторую критическую ситуацию по пиковым напряжениям, превышающим в некоторой точке ансамбля прочность кристалла на разрыв [368, 691]. [c.259]

Результатом работы является сведение двух задач теории прочности к одной. Так как причиной низкой прочности кристаллов на разрыв являются изменения, создаваемые в кристалле пластической деформацией, то можно сказать, что низкая прочность на разрыв обусловлена существованием низкой прочности на сдвиг. Таким образом, теория пластических свойств кристалла должна одержать в себе возможность и объяснения низкой прочности на сдвиг. [c.122]

Состояние поверхности образца (наличие трещинок, царапин) и среда, в которой он находится, также оказывают большое влияние на прочность. Так, еще А. Ф. Иоффе показал, что после погружения кристаллов поваренной соли в воду ее прочность на разрыв возрастает с 4,9-10 до 1,6-10 Па, т. е. прочность после операции погружения становится близкой к теоретической. [c.140]

Правда, сразу же необходимо отметить, что экспериментальные данные по прочности нитевидных кристаллов отличаются значительным разбросом, а получаемая прочность нитевидных кристаллов того или иного металла, как уже отмечалось, сильно зависит от размера уса и количества дефектов. Поэтому нами были взяты максимальные значения прочности на разрыв для нитевидных кристаллов ряда металлов с ГЦК, ГП и ОЦК решеткой (фиг. 23). Сразу же можно отметить, что экспериментальная прочность хрома, кобальта и никеля далеко не предельная. Видимо, испытанные усы содержали еще значительное число дефектов. Если учесть, что у хрома и железа одинаковая кристаллическая решетка, а силы связи у хрома, оцениваемые величиной F, выше, чем у железа, то очевидно, что и нитевидные кристаллы хрома должны быть прочнее кристаллов железа. Однако пока еще кристаллы хрома получены весьма низкой прочности. Значения Отах для хрома (фиг. 23, табл. 24) подсчитаны по упругим постоянным обычных монокристаллов [188]. [c.107]

Фиг. 23, Зависимость максимальной прочности на разрыв от предельной энергоемкости для нитевидных кристаллов различных металлов

Резкий сброс тока до нуля позволяет фиксировать состояние, полученное за время действия катодного импульса. Образующиеся за время паузы оксидные и солевые пленки блокируют активные участки поверхности, затрудняя нормальный рост кристаллов. Продолжение последнего возможно при последующем повышении пересыщения до значения, при котором возникают новые зародыши и на неактивных местах. Все это приводит к формированию в осадках мелкокристаллической структуры с большой плотностью точечных и линейных дефектов и, соответственно, к повышенным значениям микротвердости и прочности на разрыв. [c.434]

Теоретическая оценка напряжения, необходимого для преодоления межатомных ил связи (идеальная прочность на разрыв и идеальная прочность на сдвиг аид, Тид — характерные значения, получаемые при рассмотрении бездефектного идеального кристалла) Сид /Ю Тид С/10. [c.99]

Наиболее существенным недостатком классических представлений является предположение о том, что все частицы в кристалле имеют сферическую форму и между любыми двумя частицами имеет место центральное взаимодействие. Однако это упрощение дает возможность наглядного и эффективного количественного, описания. В большинстве материалов обычно так или иначе представлены все типы связей, и доминирующую связь, характеризующую прочность на разрыв, иногда выделить нелегко. [c.33]

Разрушение по слабейшему звену наблюдается при испытании на разрыв нитевидных кристаллов. Это наглядно иллюстрирует следующий опыт С. Бреннера [25] кристалл железа диаметром 4,7 мкм и длиной 4 мм разрушился при напряжении 99 кгс/мм его уцелевшая половина при 153 кгс/мм , а оставшаяся часть этой половины — при 423 кгс/мм . При такой схеме разрыва нз объема образца последовательно исключалось слабейшее звено, что и вызывало последовательное возрастание прочности образца. Пример описания влияния размеров на прочность нитевидных кристаллов при гипотезе (12,47) приведен в работе [19]. [c.397]

Обращают на себя внимание исключительно низкие значения критического скалывающего напряжения, отвечающие пределу текучести металлических монокристаллов. Как известно, теоретическая оценка прочности металлических монокристаллов на разрыв приводит к значениям разрывных напряжений порядка 10 —10 кГ/мм , тогда как опыт показывает, что разрывная прочность их по порядку величины не превосходит указанных в таблице значений критического скалывающего напряжения. Такое резкое расхождение между теоретической и практической прочностью иа разрыв металлических монокристаллов, имеющее место также и для неметаллических кристаллов, прежде всего, связано с дефектами структуры, как имеющимися изначально в кристаллах, так п возникающими в процессе их пластического деформирования. [c.25]

Кристаллы представляют собой систему частиц (атомов, молекул, ионов), правильно расположенных в пространстве, между которыми действуют силы притяжения и отталкивания электрического происхождения. Задача атомной теории твердого состояния заключается в описании физических свойств кристалла, исходя из свойств частиц и учета взаимодействия между ними. Первой атомной теорией кристаллов является теория ионных кристаллов Борна [1—6], позволившая удовлетворительно вычислить ряд констант кристалла, исходя из свойств ионов, образуюш,их решетку. Теория Борна также дала возможность впервые вычислить прочность на разрыв (определение см. ниже) для ионных кристаллов при рассмотрении идеальной (т. е. бездефектной и без учета влияния температуры) решетки. Впоследствии подобные вычисления были проделаны и для других категорий кристаллов. [c.15]

Оценка прочности на разрыв в теории кристаллов производится на основе следующих соображений. Взаимодействие между частицами выражается двучленной формулой. Один ч.яен характеризует силы притяжения, другой член характеризует силы отталкивания. [c.15]

Наступление пластической деформации характеризуется появлением остаточных изменений в кристаллах. Пластическая деформация ведет к изменению всех физико-химических свойств кристалла [24, 33]. Она сопровождается упрочнением на сдвиг, которое заключается в повышении предела упругости в результате предшествующей пластической деформации, и упрочнением на разрыв, которое заключается в том, что прочность на разрыв отожженного кристалла меньше, чем наклепанного [24]. Пластическая деформация вызывает в решетке различного вида нарушения дезориентацию отдельных участков кристалла [34—39], поры [40], аморфизацию некоторых областей [41, 42] и значи-те.льные упругие напряжения (локальные) [43—45]. [c.22]

Прочность на разрыв реальных кристаллов во много раз меньше ожидаемой теоретической, хотя при специальных условиях испытания может подниматься до значений, близких к теоретическим [23—251. [c.22]

Задача физики прочности кристаллов заключается в создании теории практической прочности. Проблема прочности кристаллов содержит две части. Необходимо объяснить а) низкие значения прочности на разрыв и закономерности разрыва б) низкие значения прочности на сдвиг и закономерности пластичности. [c.24]

Настоящая работа посвящена первой части проблемы прочности, т. е. выяснению причин низкой прочности на разрыв для кристаллов, обладающих низкой прочностью на сдвиг. Причины, обусловливающие низкую прочность на сдвиг, мы здесь не рассматриваем, полагая, что это есть свойство реальных кристаллов, с которыми мы имеем дело на опыте. [c.24]

Рассмотрим те гипотезы и теории объяснения низкой практической прочности на разрыв кристаллов, которые оказали существенное влияние на развитие этой области исследований. [c.24]

Рис. 2. Зависимость предела упругости (Т) и прочности на разрыв (2) кристаллов хлористого натрия от температуры по [13]

Принимая во внимание, что пластические свойства соли от растворения не меняются, а наблюдаемое повышение прочности обязано предшествовавшей разрыву пластической деформации, можно заключить, что здесь мы имеем дело с обычным случаем упрочнения на разрыв, который встречается при растяжении пластичных металлических кристаллов. Мы полагаем, как это делал и раньше Иоффе, что действие воды сводится к устранению дефектов, вызывающих разрыв при напряжениях Р , которые, как показал опыт, являются какими-то нарушениями поверхности. [c.38]

Рис. 22. Схематическое изображение зависимости от температуры прочности на разрыв и предела упругости кристаллов в области низких температур

Интенсификация перевозочного процесса путем вождения тяжеловесных длинносоставных гоездов породила одну из острейших проблем на сети дорог -обрывы автосцепок в поездах. Практика показывает, что разрыв поезда на две-три части, а в некоторых случаях (в наливных поездах) на четыре и даже шесть частей - нередкое явление при снижении температуры окружающего воздуха до минус 5-15 °С. Именно при этой температуре и высокой влажности воздуха происходит закупорка калиброванных отверстий кристаллами льда, что резко ухудшает работу воздухораспределителей и тормозных средств в целом, приводит к неравномерному распределению тормозной силы вдоль поезда, увеличивает время отпуска у отдельных воздухораспределителей в хвостовой части поезда в 5-8 раз. Дальнейшее понижение температуры дополнительно способствует росту образования трещин в автосцепках из-за увеличения хрупкости и снижения прочности металла на разрыв. [c.170]

Другой фазы. При закаливании стали, например, выпадают кристаллы карбида железа. К тому же эффекту (упрочнению) приводит наличие границ зерен. Закрепить дислокации можно также путем введения примесей. Введенные при высокой температуре примеси концентрируются на дислокациях, так как там имеется большой свободный объем и они легко диффундируют в него. При низких температурах атомы примесей замораживаются и не дают дислокации свободно двигаться по кристаллу. Взаимодействие атомов примесей с дислокациями также может фиксировать дислокации в решетке, поскольку разрыв связи между атомами примеси, вызываемой движением дислокации, связан с затратой энергии. Наконец, даже в самом чистом кристалле может протекать процесс упрочнения, называемый упрочнение при холодной обработке , которое происходит за счет переплетания и сцепления дислокаций при механической обработке, например при волочении и наклепе. В совокупности эти механизмы могут обусловить увеличение прочности кристалла на величину до одного процента модуля сдвига совершенный кристалл, как можно показать, выдерживает механические напряжения до Ve модуля сдвига (кубическая решетка). При высоких температурах вследствие увеличения растворимости и скорости диффузии дислокации снова могут свободно передвигаться по кристаллу, и поэтому прочность кристалла падает. [c.87]

Бездефектную структуру можно получить только у очень чистых материалов и в очень малых объемах, исключающих возникновение и развитие дислокаций. Специальными методами получают нитевидные кристаллы толщиной 0,05—2 мкм и длиной в несколько миллрпиетров, так называемые усы, обладающие исключительной прочностью. Нитевидные кристаллы железа имеют прочность на разрыв 1350 кгс/мм , что примерно в 100 раз больше предела прочности технического железа и в 10 раз больше прочности качественных легированных сталей. Вместе с тем, усы обладают весьма высокими упругими характеристиками. Упругое удлинение железных усов достигает 5%, тогда как у технического железа оно не превышает 0,01%. [c.173]

Интересны свойства очень тонких графитных кристаллов и нитей. Чешуйки графита толщиной меньше 10 мк напоминают свинцовую фольгу. Они не хрупки, их можно ковать, они не ломаются при перегибании на лезвии ножа. Тонкие графитовые нити. гибки подобно мягкой медной проволоке, их прочность на разрыв достигает 3000 кПсм . [c.378]

Исследование сохранности механических свойств мусковита проводилось на кристаллах мусковита Енского месторождения. Подвергшихся электроимпульсному воздействию, так же как и контрольные образцы, расщеплялись на отдельные тонкие листочки, которые испытывались на разрыв по методике института Гипронинемсталлоруд . Всего произведено 48 измерений на материале, испытавшем электроимпульсное воздействие и 106 контрольных измфений на исходном материале. Среднее значение предела прочности (ор) исходных образцов слюды оказалось равным 24.9 кГ/мм , а подвергшихся электроимпульсному [c.240]

Средняя прочность и параметры статистического распределения прочности кристаллических монокарбидных волокон, работающих упруго, / = 48,8-10 МПа вплоть до разрушения определялись экспериментально при комнатных температурах путем испытаний на разрыв нитевидных кристаллов, вытравленных из матрицы, и при построении гистограмм распределения прочности, Принималось, что разброс прочностных свойств ()3/ = 3) не зависит от температуры. Прочность волокон при высоких температурах определялась иа кратковременных испытаний на растяжение композита в предположении, что вплоть до зуба текучести на диаграммах растяжения вьшолняется уравнение аддитивности. Значения средней прочности волокон при высоких температурах следующие [c.217]

Так, расчет прочности на разрыв кристаллов каменной соли, выполненный вполне строго, приводит к значениям, близким к 400 кГ/мм-, тогда как практически прочность кристалла МаС1 не превышает 0,5 кГ/мм . Аналогичное положение имеет место и для металлов, прочность которых теоретически оценивается по порядку величины в 10 —10 кГ/мм , тогда как реальная прочность металлов не превосходит сотен кГ/мм . [c.6]

Де Бур [8] провел расчеты прочности на разрыв для ряда других веществ с иным характером сил и получил, что прочность кристаллов, у которых сцепление обусловлено взаимодействием атомов углерода, должно быть порядка 4000 кПмм , а прочность кристаллов, которая определяется силами межмолекулярного [c.16]

Иоффе [13] было показано, что каменная соль при растяжении в соответствующих условиях дает более высокую прочность, чем обычно. Удавалось по-чучать прочность порядка 160 кГ/мм по сравнению с практической (технической) прочностью на разрыв кристаллов соли 0,4 кПмм . Наблюдая момент растрескивания шаров каменной соли, бросаемых из жидкого воздуха в расплавленный свинец, Иоффе пришел к заключению, что каменная соль [c.19]

Изучая (в 1923 г.) зависимость пластических свойств и прочности каменной соли от температуры, Иоффе [13] нашел, что пределы прочности и упру- 200 гости изменяются с температурой согласно кривым рис. 2. Растягивая кристалл каменной соли при высокой температуре (выше 4 200° С), мы сначала достигаем предела упругости, причем наступает пластическая деформация, в результате которой имеет место значительное увеличение прочности вследствие разрушения кристаллической решетки (перевод кристалла в мелкокристаллический агрегат). В случае растяжения при низкой температуре (ниже 200° С) — температуре точки пересечения кривых предела прочности (7) и упругости (2) сначала будет достигнут предел прочности. Разрыв произойдет раньше, чем появится пластическая деформация. Разрыв будет абсолютно хрупкий, а напряжение, при котором он осуществляется, определяется как хрупкая прочность на разрыв. Иоффе считал, что разрыв тела при напряжениях, соответствующих его хрупкой прочности, есть результат перенапряжений на гриффитсовых поверхностных трещинах. Таким образом, он утверждал, что ниже определенной температуры существует абсолютно хрупкий разрыв. [c.27]

Попытки понять закономерности разрыва кристаллов были предприняты в работах Орована [3, 71, 72]. Мы не будем излагать подробно все его взгляды, так как они по существу мало отличаются от представлений Смекала, а остановимся лишь на интересных для нас соображениях о возможном влиянии пластической деформации на прочность кристаллов. Орован пришел к заключению [3], что трудности, возникающие с размера-ьш трещин при применении теории Гриффитса к кристаллам, можно устранить, если предпо.ложить, что рост первичной трещины может происходить за счет пластической деформации. При наличии такого механизма роста трещины влияние на прочность могут оказать дефекты меньших размеров. Он предложил следующую модель разрыва. Пусть АВ — поверхностная трещина в плоскости куба, расположенной перпендикулярно направлению растяжения (рис. 3). Пусть вдоль плоскости скольжения СВ от точки С начинается скольжение. Соскользнувшая ранее часть будет тянуть за собой другие части плоскости до тех пор, пока скольжение не дойдет до точки Р, которая находится вблизи трещинь1 этот момент материал, находящийся между Р н концом трещины, должен выдерживать напряжения, которые требуются для того, чтобы вызвать скольжение части РВ, лежащей ниже трещины. В противном случае произойдет разрыв вдоль РА и вдоль трещины. Так как скольжение происходит по ряду соседних плоскостей, то в бо.льшинстве случаев будет иметь место углубление трещины, которое или прямо приведет к разрыву при повторении подобного процесса, или косвенно через механизм Гриффитса, если будет достигнута критическая глубина трещины. [c.29]

Как видно из табл. 2, пластическая деформация кристаллов начинается с напряжений порядка 5—200 Пмм-. Имеются указания, что она имеет место и при низких температурах и во всех известных до настоящего времени случаях предшествует разрыву. Необходимо только помнить, что характер искажений, создаваемых пластической деформацией, и степень их опасности из-за наличия восстановительных процессов сильно зависят от условий опыта температуры, скорости деформации, вида деформации (растяжение, сжатие и прокатка и т. д.), величины силы, действовавшей вдоль плоскости скольжения, и т. д. Отсюда видно, что прочность на разрыв в зависимости от условий опыта должна меняться параллельно с изменением пластических свойств, что и соответствует опыту. С нашей точки зрения, при создании условий, благоприятных для разрыва, существенны не только остаточные, но и временные искажения — вся диналшка (цепь) процессов, происходящих в зоне деформации, определяемая усло-ВИЯЛП1 опыта. [c.33]

Однако прочность кристалла каменной соли определяется не только первичными, но и вторичными дефектами, возникаюш ими в процессе растяжения. Влияние вторичных дефектов видно из того, что для пол5П1ения значительного повышения прочности необходимо производить растворение в процессе растяжения. Это также следует из того факта, что после нагружения образца с растворенной поверхностью до напряжения, величина которого лежит между уровнями напряжений прочности в сухом и смоченном состояниях, последуюш ее испытание этого же образца с высушенной поверхностью показало его упрочнение до величины напряжений, полученных при предварительном нагружении. Если считать, что только первичные дефекты определяют прочность кристалла и что действие воды заключается в их растворении, в результате которого они исчезают, а их ослабляющее действие пропадает, то отмеченные выше факты остаются непонятными. Их можно понять, лишь сделав дополнительное предположение, что в процессе растяжения на поверхности кристалла непрерывно из-за наличия его пластического течения создаются искажения, способные привести к разрыву, и для того, чтобы устранить преждевременный разрыв, необходимо непрерывное устранение вновь образующихся искажений. [c.39]

Цель опытов, описываемых в этой главе,— проверить пашп представления о причинах преждевременного разрыва путем попытки пзмепения технической прочности кристаллов. Полагая, что разрыв кристаллов происходит за счет искажений, возникающих вследствие пластической деформации, благодаря наличию первичных искажений, развитие которых также определяется пластической деформацией, естественно напрашивается правило, которым нужно руководствоваться, чтобы получить от кристалла наибольшую техническую прочность. Из наших представлений о причинах преждевременного разрыва следует, что для того чтобы получить наибольшую практическую прочность, достаточно осуществить разрыв в условиях, полностью исключающих пластическую деформацию, т. е. абсолютно хрупкий разрыв. Как осуществить условия, наиболее приближающие нас к хрупкому разрыву Необходимо отметить, что уже делались попытки осуществления хрупкого разрыва, но все они шли по неправильному пути. Известно, что хрупкие свойства более выражены при низких те 1-пературах, хрупкий разрыв пытались осуществить понижением температуры опыта. Однако необходимо помнить, что и при самой низкой температуре в кристаллах имеет место до разрушения пластическая деформация, хотя бы в виде единичных сдвигов, кривые прочности и предела упругости не пересекаются, как обычно принято думать. Однако это происходит так, как схематически показано на рис. 22. Таким образом, с понижением температуры нельзя осуществить абсолютно хрупкого разрыва. Практически хрупкое разрушение еще не служит указанием на то. что оно является действительно хрупким. [c.63]

Второй опыт. При осуществлении этого опыта мы исходили из следующих соображений. С нашей точки зрения, когда скалывающие напряжения достигают при растяжении значения Р(, 2, где Рц — прочность на разрыв кристалла без надреза, то искажения, создаваемые сдвигами на поверхности образца, становятся опасными и могут повести к его разрыву. Если считать, что для наступления разрыва качество искажений в основном определяемое, вероятно, скалывающими напряжениями, играет более важную роль, чем величина нормальных напряжений, обу-слов.тивающих их развитие, то тогда, создавая на поверхности кристалла подобного рода искажения при растягивающих усилиях, меньших Ро все же можем вызвать разрыв. Следовательно, для кристалла получится попиженпое значение прочности. [c.67]

При испытании на разрыв образцов каменной соли с наклонным надрезом были получены следующие результаты. Если разрывать кристалл каменной соли, ориентированный по оси куба, с наклонным надрезом, совпадающим с плоскостью скольжения, то разрыв происходит не по надрезу, а по толстой части (по плоскости спайности см. рис, 24, б, на котором пунктирная линия показывает положение плоскости разрыва), причем разрывное напряжение, вычисленное как отношение разрывающей силы к площади поверхности разрыва при соответствующем подборе х/Яо) достигало значения в 80 Р1мм , в то время как прочность той же самой соли в обычных условиях испытания (без надреза) равна 500 Пмм . Данные, полученные для четырех образцов, приведены в табл. 6. [c.68]

Описанные здесь два опыта показывают исключительное влияние пластической дефор гащш на прочность. Путем устранения или усиления ее вредного влияния удается получить любые значения прочности на разрыв, лежащие в пределах от 2000 до 80 Пмм , для кристаллов каменной соли, имеющих при обычных условиях испытания прочность на разрыв в 500 Пмм . [c.68]

По-видимому, практическая прочность на разрыв кристаллов каменной соли определяется не искажениями, имеющимися на поверхности кристалла до опыта, а искажениями, возникающими в процессе пластической леформацирт. [c.68]

В температурном интервале 10° имеется существенное изменение свойств кристалла. Если при температуре 282° С удлинение деред разрывом не превышает 1 %, а прочность на разрыв и истинное сопротивление равны 280 Р мм , то при 292° С удлинение перед разрывом б = 30% и истинное сопротивление равно примерно 900 Г/мм . Температура перехода из хрупкого в пластичное состояние сильно зависит от состояния поверхности образца. Этот результат содержится и в наличии эффекта Иоффе. Если в нашем случае температура хрупкости для образцов, приготов-.ленных описанным выше способом, равна 290° С, то для образцов, у которых были растворены углы, она равна 130° С. То же самое значение имеет температура перехода для растворенных образцов с царапиной. [c.70]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...