Оптическое разрушение

Ф и г. 8. Оптическое разрушение С-центров при различных температурах. Наклоны кривых дают квантовый выход. [c.94]

Основная задача лазерного материаловедения состоит в создании оптически стойких, чистых, хорошо обрабатываемых материалов для оптических элементов лазерных устройств и систем, в которых порог оптического разрушения сделан возможно более высоким. Создание таких материалов — важная и трудная проблема современной лазерной техники. [c.115]

Прибор помещают на плитку 6 и вращением кнопки 7 индикаторной головки устанавливают стрелку щкалы индикатора на ноль после этого прибор готов к работе. Стрелки индикатора отсчитывают глубину измеряемого разрушения. Для определения глубины относительно небольших язв, в пределах от 100 до 3 мкм, применяют оптические методы. [c.339]

Заметим в заключение, что большие усилия и большие успехи в области механики распространения трещин привели к тому, что зачастую к ней сводится вся механика разрушения. На самом деле предмет механики разрушения гораздо шире. В ряде случаев, например, в металлах под действием нагрузки при высокой температуре, разрушение носит рассеянный характер, во всем объеме на границах зерен накапливаются поры, сливаются между собой и наконец объединяются в макротрещину. Здесь макротрещина — это лишь последний, видимый результат скрытого от невооруженного глаза, но хорошо видного даже под оптическим микроскопом процесса накопления повреждений. По-видимому, аналогичный характер разрушения наблюдается в некоторых полимерах, по здесь для обнаружения микроповреждений необходимы более тонкие методы. [c.12]

В зависимости от типа материала, вида напряженного состояния, характера нагружения и уровня деформаций разрушение может быть обусловлено накопленным усталостным повреждением, накопленной деформацией или их совокупностью. В связи с этим необходимо измерять как величину суммарной односторонней накопленной деформации, так и изменение амплитуды деформации при каждом цикле нагружения [83]. Для исследования циклически упрочняющихся материалов наиболее эффективен метод оптически чувствительных покрытий, а также метод тензометрии (при величине деформации в первом полуцикле Г%). Для измерения перемещений в зоне вершины трегцины рекомендуется метод оптической интерференции, причем величина исходной деформации должна быть 1%. [c.239]

Разработан ряд прямых методов измерения характеристик напряженного состояния на поверхности раздела и адгезионной прочности. Поляризационно-оптический метод волокнистых включений наиболее надежен при определении локальной концентрации напряжений. Испытания методом выдергивания волокон из матрицы пригодны для измерения средней прочности адгезионного соединения, а методы оценки энергии разрушения — для определения начала расслоения у концов волокна. Прочность адгезионной связи можно установить по результатам испытаний композитов на сдвиг и поперечное растяжение. Динамический модуль упругости и (или) логарифмический декремент затухания колебаний применяются для определения нарушения адгезионного соединения. Динамические методы испытаний и методы короткой балки при испытаниях на сдвиг обычно пригодны для контроля качественной оценки прочности адгезионного соединения и определения влияния на нее окружающей среды. [c.83]

Геометрия трещин и их расположение зависят от распреде.ле-ния напряжений и энергии разрушения каждой фазы. Путь разрушения, наблюдаемый при обследовании поверхностей разрушения с применением оптической и электронной микроскопии, обычно определяет природу трещины и распределение напряжений перед разрушением. [c.40]

Для изучения зарождения и развития процессов разрушения применяются различные методы исследований ультразвуковой метод, метод акустической эмиссии, метод малоуглового рассеяния рентгеновских лучей. Широкое распространение получили структурные методы исследования с помощью оптической и электронной микроскопии, а также метод определения плотности материала. Подробное описание методов исследования процессов разрушения приведено в [6,7,8]. [c.12]

Описаны современные методы изучения изломов — оптическая и электронная фрактография. Показано применение фрактографического анализа для изучения кинетики разрушения и оценки локальной пластичности материалов. Приведены примеры эксплуатационных разрушений деталей из сталей, сплавов на алюминиевой, титановой, никель-хромовой и других основах. [c.2]

Ямки, наблюдаемые при увеличениях оптического микроскопа (см. рис. 5, а), —это крупные углубления с более или менее узкими перемычками между ними. Строение последних, а также глубина ямок характеризуют микропластичность разрушения. Относительно широкие перемычки и наличие на них хрупких кристаллических фасеток свидетельствуют об относительно малой энергоемкости разрушения. С помощью оптического микроскопа методом фокусировки можно измерять глубину ямок и по результатам этого замера сравнительно оценивать пластичность при разрушении (табл. 4). [c.28]

Расстояние между отдельными сдвигами увеличивается с увеличением уровня переменного напряжения (см. рис. 123) и с увеличением длины усталостной трещины. Часто наблюдается чередование широких и узких сдвиговых полос (рис. 125), что связано, по-видимому, с обычно наблюдаемой при различных видах нагружения периодичностью в развитии разрушения. Из-за нечеткости очертания границ отдельных микроскопических сдвигов, как правило, не представляется возможным измерить расстояние между ними. Однако в ряде случаев возможен подсчет ширины усталостных линий, выявляемых при увеличениях оптического микроскопа между шириной этих полосок, представляющих собой полоски другого (нижнего) порядка, и уровнем действующего напряжения наблюдается определенная зависимость. [c.154]

Соответствующий механизм разрушения заключается в том, что поглощение энергии луча вызывает образование очага газообразной плазмы, находящейся под большим давлением и производящей разрушение. Этот механизм как основная причина оптического разрушения был предложен впервые Брюэром и Рик-хофом а затем подтвержден экспериментально для многих материалов (см., например, [223-225] Qh совершенно аналогичен механизму разрушения при атомном взрыве, и поэтому для количественного расчета области разрушения и акустических волн в хрупких материалах можно применить общую теорию действия взрыва ( 1 и 2 этой главы). [c.517]

Все эксперименты в работе [55] бьши сделаны с использованием одномодового одночастотного излучения аргонового лазера накачки. В работе [59] сопоставлены результаты по возбуждению генерации одномодовым и многомодовым криптоновым лазером. Без аберратора внутри резонатора при накачке одномодовым пучком угловая расходимость была невелика, но пятно в дальней зоне было заметно асимметричным расходимость пучка в плоскости дисперсии решетки примерно в четыре раза превышала расходимость в перпендикулярном направлении. Направление уширения пучка совпадало с направлением оси с и, по-видимому, было связано с остаточным оптическим разрушением этого кристалла. Попытка убрать эту расходимость установкой углового селектора в резонатор была успешной лишь наполовину расходимость уменьшилась при резком уменьшении интенсивности генерации. [c.158]

Основным источником ошибок, вызванных побочными явлениями, будут изменения оптических фаз, например, вследствие изменения среднего показателя преломления кристалла за счет оптического разрушения . По этой причине невозможно, в частности, использование в метрологических целях лазеров на кристаллах ниобата лития. При работе на малых смешениях, когда возрастает время измерений и pa Tjrr требования к механической стабильности системы, за счет добавления постоянного вклада небольшой компоненты локального отклика, например приложением внешнего электрического поля, можно смещать рабочую точку в диапазон больших частот [13]. [c.219]

Аналогичным образом происходит и генерация третьей гармоники с частотой Зсо. Мощность третьей гармоники пропорциональна кубу мощности излучения падающей волны. Трудность получения генерации третьей гармоники связана с малым значением поляризуемости на тройной частоте. Это обстоятельство вынуждает применять потоки большой интенсивности, что часто приводит к разрушению материала. Однако, несмотря на эти трудности, генерация третьей гармоники наблюдается при выполнении условия синхронизма в исландском шпате (СаСОз), обладающем значительным двойным лучепреломлением, а также в некоторых оптически изотропных кристаллах (Ь1Р, ЫаС1) и жидкостях. [c.305]

Шлифы для оптической микроскопии можно изготавливать в соответствии с рекомендациями [15, 114, 122, 247—249]. Для исключения разрушения контролируемого покрытия при шлифовании и полировании на него специально наносят защитный слой металла толщиной от 20 до 30 мкм, обладающий хорощей прочностью соединения с покрытием и достаточной твердостью. Для предотвращения завала кромок, а также увеличения опорной поверхности шлифа проводят заливку образца легкоплавкими сплавами (сплавы Вуда, Розе и т. п ). Можно также использовать эпоксидные смолы, органическое стекло, полистирол и др. Образец устанавливают в цилиндрической оправке высотой 10—20 мм, диаметром 30—40 мм. Одновременно в одной оправке целесообразно подготавливать несколько образцов. Если образцы плоские, то заливку можно не производить, а образцы следует поместить в специальный зажим [249]. [c.157]

На фотографиях, приведенных на рис. 37, видны несколько тонких линий, исходящих из концов более четко различимой трещины. Эти линии яснее видны в первых кадрах и исчезают в дальнейшем. При осмотре образца после остановки трещины в этой области не оказалось видимых следов трещин. Модель была снова нагружена динамическим растяжением. На этот раз трещина распространилась далее в два других стеклянных бруска, где она разветвилась, что в конце концов привело к полному разрушению модели (рис. 40). Сравнение рис. 37 и 40 показывает, что трещина точно следует указанным начальным тонким линиям. Одно из предложенных объяснений этого явления состоит в том, что за пределами видимой трещины в результате первоначального нагружения возникает растрескивание или микроразрушение, сосредоточенное главным образом на поверхности образца. Его оптическое влияние на проходящий свет оказывается достаточно заметным, чтобы проявиться на фотогра- [c.544]

Микроморфология разрущения в зоне магистральной трещины носит двойственный характер. В основном разрущение идет по границам зерен за счет образования клиновидных трещин. С другой стороны, в зоне клиновидных трещин впереди фронта магистральной трещины и рядом с ней имеется значительное количество пор ползучести. В металле диска далее по периметру вне зоны видимой трещины и микротрещин имеются зародыщи пор, выявляемые методами оптической и электронной микроскопии. Следовательно, в зоне концентрации напряжений идет процесс порообразования. При периодических перегрузках, которые могут иметь место в пусковой период работы ротора, в металле, пораженном порами, происходит образование клиновидных межзеренных трещин в пределах зерна. В устье трещины за счет ускорения процессов диффузий в поле повышенных напряжений и межзеренного проскальзывания происходит образование крупных карбидов и снижается трещиностойкость стали. В дальнейшем процесс разрушения идет с ускорением и завершается смешанным разрушением. [c.47]

Затем в конце пятидесятых годов Ирвин [5, 6], изучив оптическими методами напряженное состояние вокруг кончика трещины, обосновал понятие коэффициента интенсивности напряжения и показал его эквивалентность понятию освобождения энергии деформирования Гриффитса и Орована. Особое значение исследования Ирвина заключается в том, что оно открыло путь для анализа упругих напряжений в задачах тел с трещинами. Недавно Си [7] ввел понятие плотности энергии, которое оказалось полезным при рассмотрении характерных для композитов задач о разрушении смешанного вида. [c.222]

Учитывая влияние внешних факторов нагружения на строение изломов, следует также принимать во внимание состояние и свойства материала. Особенно целесообразно исследование изломов для установления связи структуры материала с его способностью тормозить разрушение широко проведенное исследование, обязательно включающее анализ излома, дает непосредственную информацию о том, какие структурные составляющие ускоряют или тормозят трещину, что является микроочагами разрушения и что практически не оказывает влияния на разрушение, какие структуры обладают большей или меньшей способностью к микролокальной деформации, определяющей сопротивление развитию разрушения. Это важнейшее направление фрактографических исследований служит основной металловедческой задаче — созданию материалов с высокой прочностью и надежностью. Для этих исследований целесообразно использовать электронные и оптические микроскопы. [c.6]

Для вязкого излома характерным является ямочное микростроение. При рассмотрении поверхности пластичного излома в электронный микроскоп видно ямочное, а в оптический — грубоямочное строение (см. рис. 5). Такое строение объясняется тем, что при достижении предельных состояний в локальных объемах на участках, представляющих собой препятствия для непрерывности деформации, зарождаются микропустоты. Часто это границы зерен, субграницы, частицы избыточной и упрочняющей фаз, границы фаза—матрица, участки скопления дислокаций, в гомогенных материалах — место пересечения плоскостей скольжения и т. п. По мере увеличения напряжений микропустоты растут, сливаются, что приводит к полному разрушению с образованием на изломе углублений в виде ямок, соединенных между собой перемычками. Если бы дефектов, вернее, неоднородностей в материале не существовало, то разрушение должно было бы наступить после того, как сечение образца приобретет вид точки. Надрыв у внутреннего дефекта облегчается образованием объемного (в неблагоприятных случаях — гидростатического) напряженного состояния. Подобные условия существуют вблизи надрезов или в области шейки растягиваемого образца. При высоком значении относительного сужения г изломы имеют, как правило, мелкоямочное строение, при малом значении ф и косом изломе — крупноямочное. При разрушении от чистого среза также может быть отрыв при наличии большого количества включений, расположенных вдоль плоскостей скольжения. [c.24]

Оценка локальной пластичности при разрушении листовых образцов из сплава AK4-I-T1 по глубине ямок (оптическая фракюграфия) [c.28]

При хрупком внутризеренном разрушении (внутрикристалли-ческий скол), поскольку оно связано с определенными кристаллографическими плоскостями, образуются кристаллические фасетки, которые при рассмотрении глазом или при небольшом увеличении выглядят как очень гладкие блестящие участки (рис. 17,а). Однако уже при увеличениях оптического микроскопа на них обнаруживается определенный рисунок (рельеф). Как [c.39]

Межзеренное разрушение в общем случае является малопластичным. Наиболее очевидный признак межзеренного разрушения заключается в наличии рельефа, соответствующего огранке зерен. Межзеренное прохождение трещин устанавливают либо при макроанализе (в случае размера зерна 0,05 мм и выше), либо при использовании увеличения оптического микроскопа. В крупнозернистом материале при обычно применяемых увеличениях электронных микроскопов 3 тыс. и более четко установить межзеренный характер разрушения иногда бывает затруднительно. При увеличении оптического микроскопа в межзеренных хрупких изломах наблюдаются гладкие площадки часто с частицами охрупчивающих включений. На этих площадках могут наблюдаться сдвиги в виде складок, четко выявляются границы-зерен. На электронных фрактограммах обнаруживаются менее грубые сдвиги, тонкодисперсные частицы различных выделений (рис. 28). От внутрикристаллического хрупкого скола такие изломы отличаются, как правило, отсутствием ручьистого узора, что, по-видимому, связано с меньшей возможностью дробления трещины при межзеренном прохождении разрушения по сравнению с внутризеренным. [c.47]

В емкости из "титанового сплава BTI4 обнаружено множественное разрушение (рис. 41) после ее транспортировки в контейнере и выдержки в течение длительного времени. Разрушение начиналось от сварных точек (рис. 41,а и б), имело хрупкий характер, на поверхности излома наблюдались следы постепенного развития трещины в виде шевронов. Разрушение могло быть усталостным под действием вибрационных нагрузок при транспортировке в контейнере. Микрофрактографический анализ с помощью оптического микроскопа показал сглаженный рельеф в виде плато вытянутой формы, похожий на усталостный. На электронных фрактограммах усталостных признаков обнаружено не было. На поверхности излома наблюдались хрупкие фасетки, присущие замедленному разрушению (рис. 41, в). На основании исследования сделан вывод о том, что замедленное разрушение произошло при вылел<ивании изделия. Замедленному разрушению способствовала система установки емкости в контейнере, при которой она касалась ложемента не по всей плоскости, а в нескольких участках, что вызвало действие изгибающих напряжений. [c.66]

Применение увеличений оптического (Х800—1000) и электронного (ХЗ—10 тыс.) микроскопов позволило выявить последовательную смену характерных фрактографических особенностей в процессе развития разрушения при повтор о-статическом нагружении. Рассмотрение выявленных фрактографических особенностей совместно с диаграммами разрушения (рис. 74) привело к заключению о наличии пяти стадий усталостного разрушения (вместе со стадией окончательного долома), каждая из которых характеризуется определенными чертами строения излома, связанными с механизмом разрушения, и соответствует различным значениям ускорения процесса. [c.101]

На присутствие усталостных микрополосок могут оказывать влияние условия испытания. Так, в отжиленном армко-х елезе, испытанном при симметричном циклическом кручении, разрушение проходило путем расслоения по плоскостям скольжения [24], Усталостных микрополосок на поверхности излома при низком и высоком уровне напряжений может не быть. Так, иногда при низком уровне нагрузок наблюдался рельеф в виде фасеток отрыва, характерных для хрупкого разрушения [37, 120, 138]. В ряде случаев при низком уровне нагружения усталостные микрополоски выявляются с большим трудом. На оптическом микроскопе при этом могут наблюдаться плато с небольшой рябизной (см. рис. 75,6), а на электроином-плато с очень тонкими неглубокими полосками. Таким образом, в случае отсутствия микрополосок признаком усталостного разрушения может явиться наличие плато, создающих волокнистость рельефа (см. рис. 73,а), что особенно характерно для алюминиевых сплавов, или сглаженного слегка волокнистого рельефа для высокопрочных сталей (рис. 86). [c.113]

В изломе оси из бронзы БрАМц9 — 2 макроскопически наблюдались две зоны. Однако высказывалось сомнение относительно усталостного характера разрушения. Оптическая фрактогра-фия позволила установить наличие усталостных полосок (рис. 101). [c.127]

Разрушение заклепок из сплава В94, работавших в основном в среде морского воздуха, можно отнести к коррозионно-устало-стному с преобладающим влиянием коррозии. Отмечались множественный характер трещин, целиком прошедших по границам зерен, зернистое строение излома, наличие продуктов коррозии на изломах в виде темных налетов. Влияние повторных нагрузок на разрушение выявилось методом оптической фрактографии по наличию микроусталостных полосок, которые располагались на поверхностях границ зерен (рис. 107). [c.134]

Разрушение детали из сплава МЛ5 началось от острых кромок отверстий, мелких коррозионных повреждений поверхности. Трещина ветвилась и развивалась по телу зерен, излом имел нечетко выраженное складчатое строение без явных макроуста-лостных признаков. С помощью оптической фрактографии были, выявлены мелкие полоски. Наличие усталостного рельефа и характер распространения трещины свидетельствуют о коррозионно-усталостном разрушении (рис. 110). [c.136]

Микрофрактографическое исследование подтверждает наличие на поверхности разрушения следов многочисленных сдвигов по плоскостям скольжения. При рассмотрении с помощью оптического микроскопа излом представляется состоящим из гребней и борозд, вытянутых в направлении развития разрушения и состоящих в свою очередь из более тонких продольных и поперечных ступенек(рис. 118). По мере удаления от очага все элементы этого складчатого рельефа становятся тоньше, наиболее тонкий рельеф наблюдается в переходной зоне. [c.149]

Микрофрактографическое исследование при увеличениях оптического и электронного микроскопов показывает, что в фокусе высокотемпературного излома, если очаг имеет форму глазка, строение нетипично для усталостного разрушения. Это, как правило, ямочный рельеф с наличием очень нечетких усталостных полосок на перемычках и гладкие площадки со следами множественных сдвигов (рис. 122). [c.152]

Эксплуатационные усталостные разрушения деталей начинаются или непосредственно у поверхности (главным образом в тонких сечениях) или на малых расстояниях от поверхности. В последнем случае они представляют собой участки смешанного строения с некоторой долей волокнистости. В очагах вследствие смешанного характера разрушения нечетко выражены макроскопические признаки усталости, что приводит часто к ошибкам в идентификации эксплуатационных разрушений, особенно при анализе неразвившейся усталостной трещины. Характерно, что в продолжении развития разрушения, т. е. на гладкой поверхности глазка наблюдается лишь плоский рельеф и усталостные полоски различной степени грубизны (рис. 123, а, б) без ямочного рельефа. На оптических фрактограммах часто можно наблюдать хорошо выраженные, расположенные поперек невысоких гребней микроусталостные полоски. В участках, близких 152 [c.152]

Фрактографическое исследование в сочетании с микрострук-турным анализом и анализом трещин показало, что процесс развития макроскопических трещин в литейных никельхромовых высокожаропрочных сплавах МСбУ, ВЖЛ12У при переменном нагружении по симметричному и ассиметричному циклам при температурах 850—950°С занимает значительную часть общей жизни испытываемого гладкого образца. На это указывает, в частности, то, что общая долговечность оказывается связанной с характеристиками процесса разрушения, проявляющимися в изломе имеется связь между шириной усталостных полосок (ширина полосок измерялась с помощью оптического микроскопа при увеличениях 600—800) и долговечностью (рис. 127). Полученная зависимость может быть использована для приближенного, но тем не менее количественного определения времени [c.155]

При анализе эксплуатационных разрушений во многих случаях полезным оказывается применение оптической (X 200 — 1000) и электронной (X 3000—15 000) фрактографии. Например, очень эффективна микрофрактография при установлении пер вичного очага разрушения, тем более, что макростроение излома не всегда дает правильное представление о скорости развития трещины. Так, в заклепочном соединении из сплава АК4-1Т1 усталостные трещины развивались от нескольких отверстий (рис. 149). Макроскопически первичной выглядела трещина от отверстия 1, имеющая большую протяженность и более гладкое строение. Однако в очаге разрушения в трещине от отверстия 1 наблюдались четкие усталостные микрополоски, а в трещине от отверстия 2 плато с рябизной, свидетельствующие о более низком уровне напряжений при развитии трещины, т. е. очаг у отверстия 2 был первичным. [c.186]

Преимущественной областью применения оптической микро-фрактографии являются исследование кинетики разрушения, изучение особенностей строения излома в зависимости от вида, характера нагружения. Если излом из-за крупных габаритов образца или детали, очень грубой поверхности излома или вследствие каких-либо других причин не может непосредственно исследоваться на микроскопе, с него можно снять реплику. Методом реплик с помощью оптического микроскопа могут быть, выявлены такие дефекты материала, как поверхностные трещины, окисные плены, сварочные поры и другие характерные осо-бености строения излома. Возможно исследование количества и формы избыточных фаз, присутствующих на поверхности из-186 [c.186]

Не заменяя других методов анализа разрушений, микро-фрактографические исследования позволяют безошибочно выявить на изломах ряд весьма важных микрознаков, характерных для тех или других видов разрушения. Например, в изломе разрушившейся детали из жаропрочного сплава ВЖЛ12У образовалась зона, имеющая сглаженное строение, весьма напоминающее усталостное разрушение (рис. 152). С помощью оптической фрактографии удалось установить отсутствие усталостных признаков и классифицировать разрушение как статическое при наличии металлургического дефекта. [c.191]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...