ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Исследования долговечности металлов и сплавов из "Кинетическая природа прочности твердых тел" Исследованию температурно-временной зависимости прочности металлов и сплавов посвящено значительное количество работ. Указания на явление временной зависимости прочности металлов имелись уже давно, например, в работах [27, 45—48], однако систематические исследования этого явления начаты только с 1953 г. в работах [68, 91, 92, ИЗ—156]. [c.66] К настоящему времени в результате этих исследований температурно-временная зависимость прочности обнаружена на большом числе металлов и сплавов, различных по своему кристаллографическому строению, исходной дислокационной структуре, дефектности и физико-механическим свойствам. [c.67] На рис. 16, 21, 23 уже была показана зависимость долговечности т ряда поликристаллических металлов и сплавов от величины растягивающего напряжения а при постоянной температуре испытания. [c.67] Выше отмечалось, что разрывное напряжение во всех случаях закономерно уменьшается при увеличении длительности испытания и связь IgT и а удовлетворяет установленному в 1 уравнению т = Л- . Как видно из рис. 16, влияние времени наблюдается как у малопрочных, так и высокопрочных металлов, как при длительных временах испытания (в течение многих месяцев), так и при ударном кратковременном нагружении (при временах, измеряемых сотыми и тысячными долями секунды). [c.67] Чтобы выяснить, в какой мере влияние времени на разрывное напряжение связано с поликристалличностью металлов, проводились опыты и на металлических монокристаллах [102, 114, 116, 155—158]. [c.67] В этом случае обнаруживается та же закономерность, что и для поликристаллических металлов (см. рис. 16, в), а именно экспоненциальная зависимость долговечности т от разрывного напряжения о. [c.67] Зависимость долговечности металлов от температуры испытания также подчиняется общим закономерностям, описанным в 5 2. На рис. 28 приведены данные о влиянии температуры на долговечность поликристаллического серебра (99,90%) [116] (рис. 28, а), платины (99,94%) [97] (рис. 28, б), цинка (99,94%) [116] (рис. 28, в). Сводный график зависимостей (/(а), найденных по данным рис. 28 путем построения [/(а) = 2,3 / 7 (1дт +, + 13) (см. 3), а также зависимость [/(а) для никеля (по данным рис. 23) представлен на рис. 29. [c.68] Таким образом, и для металлов, как и для других твердых тел, удовлетворяется приведенное в 3 общее уравнение для долговечности (4). [c.68] Приведенные на рис. 29 данные позволяют определить значения начальной энергии активации процесса разрушения различных металлов. В табл. 3 представлены величины /7о, полученные из рис. 29, а также по таким же данным для других металлов. [c.68] Для последующего выяснения физической сущности разрушения представлялось интересным сопоставить для изученных металлов численные значения энергии активации разрушения С/о с известными энергетическими константами для тех же металлов, энергией сублимации 1убл [693, 694] п энергией активации Ядиф процесса самодиффузии [695]. [c.68] Приведенные в табл. 3 результаты показывают, что найденная на основе изучения температурно-временной зависимости гТрочности металлов энергия активации процесса разрушения хорошо совпадает с величиной энергии сублимации, а не с энергией активации процесса самодиффузии [113—116, 121]. Этот результат важен, и мы еще будем не раз к нему возвращаться. [c.69] Дальнейшее развитие исследований температурно-временной зависимости прочности металлов и сплавов было направлено на выяснение влияния структуры металла и легирующих добавок на основные параметры уравнения (4) то, Uq, у, определяющие долговечность, в надежде получить на основе таких исследований дополнительную информацию об атомном механизме процесса разрушения. Исследованиям подобного рода был посвящен ряд работ [113—128]. [c.69] В работе [114], в частности, была изучена временная зависимость прочности поликристаллического алюминия и цинка, величина зерна в которых менялась путем наклепа и последующего рекрпсталлизацпонного отжига. Помимо этого были проведены и ориентировочные опыты по выяснению на прочность алюминия небольших добавок. магния. [c.69] Возникает вопрос, с изменением каких параметров уравнения (4) связано такое значительное изменение прочностных свойств металлов. [c.70] Попытаемся более строго проанализировать экспериментальные данные, предварительно проверив приложимость общего уравнения для долговечности к образцам, подвергавшимся различной упрочняющей обработке. [c.71] Результаты подобной обработки данных представлены на рис. 31, который показывает, что точки для каждой серии образцов одинаковой обработки укладываются на одну прямую. Это означает, что результаты измерений достаточно хорошо описываются общим выражением для долговечности. [c.71] Точки для образцов, подвергнутых разной обработке, лежат на разных прямых, которые при экстраполяции сходятся в одну точку на оси ординат и между собой различаются лишь наклонами. [c.71] Это означает, что энергия активации разрушения /о для алюминия различной прочности одинакова и равна 53 2 ккал/моль. [c.71] Неизменной для всех случаев остается и величина то (что видно из рис. 30), а все изменения прочностных свойств обусловлены только изменениями коэффициента у. [c.71] Следовательно, в пределах формального анализа поведения коэффициентов то, Но и у можно заключить, что то и /о Для данного материала являются устойчивыми характеристиками, а коэффициент у способен значительно изменяться как от предварительного наклепа и термической обработки, так и от введения легирующих добавок. [c.72] Вернуться к основной статье