Практическая прочность кристаллов

ПРАКТИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ КРИСТАЛЛОВ [c.24]

Опыт показывает, что практическая прочность кристаллов сильно зависит от температуры, кроме того, с температурой меняется характер разрыва. С нашей точки зрения, зависимость прочности от температуры определяется изменением пластических свойств кристалла с температурой — зависимостью характера искажений, создаваемых пластической деформацией, от темпера- [c.91]

Влияние дефектов строения на прочностные характеристики металлов не однозначно. Если прочность практически бездефектных кристаллов, так называемых "усов", очень высока (см. рис. 1.3), то увеличение плотности дефектов до определенного количества приводит к ее резкому снижению (ветвь А). Точка характеризует прочность металлов, которые принято [c.10]

Приведенные рассуждения справедливы, разумеется, только для идеально однородных кристаллов. Все реальные вещества отличаются значительной гетерогенностью строения. Поэтому уже в работах раннего периода авторы обращали внимание на возможность резкого снижения прочности в некоторых опасных для разрушения местах. Альтернативными предположениями допускали неоднородное распределение напряжений о, вследствие чего в отдельных областях достигаются значения о, близкие к От. Гриффитс [6] показал, что макроскопическая практическая прочность уменьшается в нужной степени, если тело содержит микротрещины. Связано это с наличием в кристалле около трещины размером I концентратора напряжений, определяемого фактором YZ/p, где р — радиус закругления в уст е трещины, близкий для очень хрупких тел к межатомному расстоянию а. В результате действующее здесь напряжение возрастает до аУ1/а и может достигать От нри соответствующих значениях о = Одр и Z. [c.63]

Прочность кристаллов в значительной мере зависит от влияния окружающей среды. Практически это влияние учитывают давно при технической обработке металлов, керамических веществ или стекол. Так, например, сверление проводят в присутствии определенных жидкостей. При наличии последних прочность кристаллов при сверлении понижается благодаря присутствию поверхностно активных веществ в зоне механического воздействия. При этом достигается более высокая производительность. Такое явление можно объяснить на основе изменения свойств поверхности при адсорбции поверхностно активных веществ. Облегчение деформируемости кристаллов вследствие адсорбции поверхностно активных веществ называется обычно эффектом Ребиндера. [c.386]

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]

Закономерности разрыва в хрупком и пластичном состоянии иные. Необходимо отметить,что, говоря о хрупком состоянии, мы имеем в виду практически хрупкое, а не абсолютно хрупкое (т. е. без наличия пластической деформации) состояние, которое, по-видимому, в ряде кристаллов не достижимо. Прочность кристаллов [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]

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

Изменить прочность кристаллов, как в сторону уменьшения, так и увеличения, можно лишь ослаблением или усилением вредного влияния пластической деформации. Если речь идет о создании условий, увеличивающих практическую прочность, то их можно добиться следующими приемами а) не допустить при растяжении пластическую деформацию вовсе или затруднить ее [c.91]

Если производить разрыв каменной соли в условиях, затрудняющих пластическую деформацию или устраняющих ее вредное влияние, то имеет место повышение практической прочности. Наоборот, производя разрыв в условиях, облегчающих проявление вредного влияния пластической деформации, мы получаем снижение практической прочности. Возрастание прочности при температуре перехода из хрупкого в пластичное состояние сопровождается уменьшением степени опасности первичных и вторичных искажений и, по-видимому, есть следствие этого обстоятельства. Существует связь между пластичностью кристаллов и свойствами ионов, образующих решетку. [c.126]

Изучение механических свойств кристаллических веществ привело к необъяснимому результату их фактическая прочность была на несколько порядков ниже, чем рассчитанная теоретически. Исследования показали, что в природе практически не существует идеальных кристаллов, и любая кристаллическая решетка имеет н своей структуре так называемые дефекты упаковки различного рода. При классификации дефектов были выделены [29] [c.48]

Конечно, такой способ расчета не может претендовать на высокую точность многое зависит от ориентации кристалла, его строения, а также от типа связей между атомами в кристаллической решетке. Но любопытно, что множество достаточно точных расчетов по оценке так называемой идеальной (расчетной) прочности дают для всех материалов практически тот же результат. Напряжения необратимого скольжения, а также и отрыва по основным кристаллографическим плоскостям лежат для всех материалов в пределах 5... 16 % от f . Прямая связь между идеальной прочностью и модулем упругости очевидна. Они имеют общее происхождение и определяются характером межатомного сцепления. И, наконец, есть еще нечто общее, что сохраняется для всех материалов. Результаты теоретических расчетов по идеальной прочности находятся в резком противоречии с тем, что мы получаем при испытании образцов на растяжение. И возникновение общей текучести, и последующий разрыв образца происходят при напряжениях, в лучшем случае, в десятки, а то и в сотни раз меньших, чем те, которые прогнозируются расчетом. [c.76]

Модуль упругости Е практически не зависит от химического состава и термической обработки стали. Приведенный здесь предел прочности установлен экспериментальным путем. Он во много раз (в 100 раз и более) меньше теоретических значений, подсчитанных исходя из сил межатомных связей. Это объясняется отклонением строения реальных кристаллов металла от идеального строения кристаллических решеток, т. е. несовершенством (дефектами) кристаллических решеток реальных металлов. Наибольшее влияние на снижение прочности металла оказывают [c.37]

Детально рассмотрев эту проблему с энергетической точки зрения, Гриффитс установил, что практическая прочность кристалла Опр в действительности ниже теоретической Опр = ОтУяЛ. Согласно его оценкам, каждому напряжению а отвечает критический размер трещины 4р, меньше которого она устойчива, а болыре — спонтанно раскрывается. Определяется этот момент энергобалансом между высвобождающейся при раскрытии трещины упругой энергией и работой по созданию свежих поверхностей разрыва. Как известно [98, 6], теоретическая прочность От выражается через эмпирические постоянные От = V 2 у /ла, где ч — удельная энергия поверхностей разрушения. Поэтому, согласно Гриффитсу, имеем От — 12 Е/п1 т,. [c.63]

Концепция А. В. Степанова нашла полное физическое обоснование в современных дислокационных теориях прочности. В частности, Стро предложил первую дислокационную модель зарождения микротрещин [180]. По его оценкам, дислокационное скопление длиной L создает в голове концентратор напряжений, определяемый фактором уь/я. Следовательно, трещина будет вскрываться при напряжении, пропорциональном a/L, т. е. тем легче, чем длиннее скопление. Естествепно, что размер -трещины I тем больше, чем больше L. Расчеты пЬказывают I n/E )U x , где т — касательное напряжение в плоскости скольжения. Отсюда легко оценить практическую прочность кристалла, разрушающегося за счет зарождения трещин Степанова сразу до критических размеров Стро — Оро- [c.65]

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]

Опыт показывает, что пластическая деформация создает в кристалле искажения как поверхностные, так и объемные, локализованные вблизи зон деформации. В результате процессов, сопровождающих деформацию, в зонах скольжения появляются большие напряжения как остаточные, так и временные, достигающие значительной величины. Известны случаи, когда внутренние напряжения, возникшие благодаря пластической деформации, во много раз превышают практическую прочность кристаллов. Так, для каменной соли было показано, что остаточные напряжения могут достигать значений 10 кПмм , а ее практическая прочность составляет лишь 0,4 кПмм [73]. [c.32]

Практическая прочность кристаллов может быть изменена путем изменения вида напряженного состояния. Меняя вид напряженного состояния, можно затруднить или облегчить пластическую деформацию, затруднить или облегчить рост дефектов и образование разрывов. Так, если осуществить разрыв кристаллов в условиях, исключающих пластическую деформацию, например, в случае деформации равномерного всестороннего растяжения, то мы должны получить значения прочности, превышающие их практические значения. Это подтверждается опытами, приведенными Иоффе с шаром из каменной соли, который показал, что если осуществить разрыв кристалла такой формы с помощью деформации всестороннего растяжения, то достигается прочность порядка 60 kFImm- опытами по искусственному изменению прочности кристаллов, изложенными в настоящей работе свойствами поликристаллов, которые будут разобраны ниже. [c.97]

Различие между теоретическо1( и практической прочностями обусловлено/тем, что в гипотетическом кристалле атомы расположены в идеальном порядке. Разрушиться такой кристалл мог бы [c.135]

При металлическом типе связей характерными являются относительно высокая пластичность и большие силы сцепления, т. е. большая прочность кристалла (наряду с этим — высокие электропроводность и теплопроводность). Говоря о значительной пластичности металлов, имеем в виду так называемую атермическую пластичность, т. е. пластичность, обусловленную не высокими температурами (близкими к температуре плавления металла). Термическая пластичность, Связанная с высокими температурами, имеет диффузионную природу она обнаруживается не толёко у металлов такая пластичность не сопровождается большой прочностью. Материалы с ионными связями обладают очень большой прочностью при сжатии, низким сопротивлением разрыву и практически характеризуются отсутствием пластичности эти материалы имеют очень низкие электропроводность и теплопроводность. Для ХруйКого мгновенного разрушения таких материалов достаточно мельчайших трещин на поверхности. Однако имеются керамики, у которых прочность при растяжении доходит до 14 кПмм , а прочность при сжатии — до 280 кГ/мм . [c.225]

Как известно, большой практический интерес представляет изучение причин значительного расхождения между теоретической прочностью идеальных кристаллов и прочностью реальных тел. Различными методами расчета теоретической прочности кристаллов получены величины, превышающие техническую прочность в 100—1000 раз. Некоторые исследователи объясняют этот факт, во-первых, несовершенством метода расчета прочности, вытекающим из того, что современная теория идеального кристалла не учитывает таких факторов, как последовательность смещения атомов [121, 464], возможность местной потери устойчивости кристалли-ческой решетки [135, 426], изменения в пр ессеТ еформир о в ани я упругих постоянных [203, 464] и т. п., и, во-вторых, наличием в реальном кристалле особого рода дефектов кристаллической решетки — дислокаций, которые при деформировании превращаются в ультрамикроскопические нарушения сплошности. [c.63]

Для понимания свойств металлов важно также знать, что их реальная кристаллическая структура не идеальна. Во-первых, в пространственной сетке ион-атомов, изображенной в упрощенном виде на рисунке 1, встречаются изъяны разного рода (пустые - места, чужеродные включения). Во-вторых, одни участки или слои сетки различным образом смещены по отношению к другим участкам или слоям (так называемая дислокация). В-третьих, зарождающиеся при застывании расплавленного металла кристаллы при их роете давят друг на друга, искажая естественную форму и образуя неправильной формы конгломераты (так называемые кристаллиты), часто с пустотами между ними. Получающиеся за счет всего этого швы и неоднородности в металлах ухудшают их свойства и рано или поздно могут привести к коррозионным разрушениям по этим швам . Доказано, что теоретически рассчитанная прочность идеальных кристаллов данного металла и его практическая прочность расходятся иногда в десятки и сотни раз (1). Это цроверено на выращенных специальными сп с0бами идеальных нитевидных металлических кристаллах ( усах ). Очевидно, искусственное получение идеадьной кристаллической структуры, повторяющей без [c.42]

Следовательно, если в кристалле нет дислокаций, то он обладает весьма высокой прочностью, близкой к теоретической. Это доказано созданием практически бездислокациоиных кристаллов в виде очень тонких нитей, называемых нитевидными кристаллами, или усами. Например, нитевидный кристалл железа диаметром 1 мкм обнаруживает очень высокий предел прочности — 13 ООО МПа (1300 кгс/мм -). Обычное железо имеет предел прочности 300 МПа (30 кгс/мм ). [c.16]

А. Ф. Иоффе, высоко оценив творческую инициативу и личные качества А. В. Степанова, пригласил его принять участие в работе этой лаборатории. В это время А. В. Степанов уже стал вполне сложившимся ученым, полным оригинальных идей в направлении развития физики твердого тела. Являясь продолжателем работ А. Ф. Иоффе и И. В. Обреимова в области физики прочности и пластичности твердых тел, А. В. Степанов развил и существенно дополнил представления А. Ф. Иоффе о причине расхождения теоретической и практической прочности твердых тел, выдвинув фундаментальную и революционную идею о двойной роли пластичен ОКОЙ деформации в кристаллических материалах. Он первый стал утверждать, что пластическая деформация, упрочняющая кристаллы, подготовливает их разрушение. [c.3]

В табл. 3 приведены размеры трещин по Гриффитсу для ряда материалов, вычисленных из значений их практической прочности для кристаллов получились трещины очень большой величины. Задаваясь разумными размерами длины трещины в кристаллах (по величине того же порядка как у стекла, в согласии с данными опыта, т. е. 2% 10 см) мы можем вычислить гипотетическую прочность по Гриффитсу материалов Ргриф- Результаты подобного расчета приведены в табл. 4. Для сравнения в последнем столбце таблицы даны значения прочности, наблюдаемые на опыте Р р (практическая прочность). [c.31]

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]

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]

Поясним рис. 39 на примере. Так, практическая прочность отожженного кристалла меньше прочности прокатанного (согласно нашим представлениям, за счет того, что прокатанный кристалл менее пластичен, чем отожженный). Но если разрывать оба кристалла в некотором мысленном эксперименте, в котором пластическая деформация была бы исключена, то отожженный кристалл показал бы теоретическую прочность, прокатанный же — прочность, определяемую согласно Гриффитсу, величиной неоднородностей, вызванных в нем пластической деформацией. При этом предполагается, что отожженный кристалл не содержит зародышевых треш ин. Поэтому следует ожидать, что больший коэффициент использования прочности (если под этим понимать отношения практического значения прочности к теоретическому) должен рассматриваться у веш еств, у которых явления пластичности или не наблюдаются, или очень слабо выражены, как, например, слюда наоборот, коэффициент использования прочности должен быть лганимальным у пластичных веществ. Трудность теории прочности заключается не в том, что прочность на разрыв пластически дефор- [c.95]

Тан как прочность кристаллов превышает прочность межкристаллитных и межблочных связей в 10 -40 раз / I /, а атом водорода практически несжимаем - происходит разрыв межблочных связей и разворот блоков, что приводит к достижению равновесного состояния или к дальнейшему росту межблочного объема и превращению его в микро-, а затем и в макротранскристаллитную трещину / 4 / со всеми вытекающими отсюда последствиями. В случае отсутствия возможностей взаимных перемещений отдельных блоков возможен разрыв межатомных связей в самой кристаллической решетке, что значительно облегчает диффузию водорода в сталь, приводящую к увеличению поверхностной прочности кристаллов и к еще большему увеличению объемов полостей. При приложении даже самой минимальной технологической нагрузки к конструкции межблочные пространства в результате упругих деформаций изменяются в своих размерах. В случае увеличения объемов атомы водорода у вершин полостей несколько продвинутся вперед, и в малоугловые объемы поступят новые порции водорода. При снятии технологической нагрузки с конструкции (или изменении ее направления) межблочные пространства будут стремиться прийти к первоначальным объемам, давления на стенки объемов возрастут и весь описанный выше процесс повторится. [c.169]

Пьезоэлектрические преобразователи давления. Действие пьезоэлектрических преобразователей основано на использовании пьезоэлектрического эффекта, имеющего место у некоторых кристаллов (кварца, турмалина, титаната бария и др.) при их деформации на их поверхности появляются электростатические заряды. В приборах давления в качестве пьезоэлектрического преобразователя обычно используется кварц (810г). Кварц негигроскопичен, обладает достаточной механической прочностью, имеет хорошие изоляционные свойства, и, что не менее важно, его пьезоэлектрические свойства практически не зависят от температуры в пределах от 20 до 400 °С. [c.161]

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

У многих технических диэлектриков при электрическом пробое электрическая прочность практически не зависит от температуры в сравнительно широком диапазоне температур. При построении графиков зависимости электрической прочности технических диэлектриков от температуры часто обнаруживаются две области при сравнительно низких температурах электрическая прочность от температуры не зависит, при более высоких — резко падает с увеличением температуры. В первом случае мы имеем область электрического пробоя, во втором— электротеплового (рис. 2-32). В кристаллах при импульсах продолжительностью 10 с и меньше наблюдается слабый рост электрической прочности с ростом температуры, а при импульсах большей длительности и при постоянном напряжении в кривой температурной зависимости электрической прочности может быть максимум. При пробое тонких пленок органических высокомолекулярных соединений иногда наблюдается рост элек- [c.80]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...