ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние среды на прочность и разрушение неметаллических материалов из "Химическое сопротивление неметаллических материалов и защита от коррозии" Влияние агрессивной среды на прочность и разрушение неметаллических материалов заключается прежде всего в том, что, проникая в объем материала, она становится источником дополнительных напряжений. [c.50] В плотных непроницаемых неметаллических материалах, например в плавленых силикатах, дополнительные напряжения от воздействия жидкой среды возникают в поверхностных слоях за счет расклинивающего действия при смачивании его тупиковых дефектов, выходящих на поверхность изделия. Гораздо более интенсивным оказывается воздействие жидкой среды при ее проникновении в объем материала. [c.50] В пористых и капиллярно-пористых материалах источниками дополнительных напряжений являются капиллярное давление, расклинивающее действие полимолекулярных слоев адсорбированной жидкости, накопление и кристаллизация продуктов химического взаимодействия, отложение твердых частиц среды в порах материала и т. д. [c.51] Облегчение и ускорение процесса разрушения твердых тел в жидкой среде происходит вследствие снижения свободной поверхностной энергии по сравнению с таковой в вакууме, так как адсор-бционно-активные молекулы среды облегчают разрыв межатомных связей в вершинах трещин. Следует иметь в виду, что эффект поверхностно-адсорбционного воздействия среды проявляется только в напряженных дефектах и трещинах материала при условии, что молекулы среды не встречают стерических препятствий и за счет поверхностной диффузии попадают в вершину микротре-щин. Молекулы среды, адсорбированные на боковых поверхностях трещин, не позволяют им сомкнуться при снятии нагрузки, а это, в свою очередь, также облегчает процесс разрушения. [c.51] Облегчение процесса разрушения материалов, находящихся под воздействием агрессивных сред, может происходить и за счет переноса среды в зону предразрушения, возникающую перед трещиной. Это может происходить тогда, когда скорость переноса среды в глубь материала больше скорости прорастания трещины. Тогда среда, находящаяся перед трещиной, может пластифицировать материал, ослаблять структурное взаимодействие, облегчая развитие и прорастание трещины. Однако возможен и противоположный эффект замедление роста трещины за счет релаксации напряжений в пластифицированной агрессивной средой зоне перед трещиной. [c.51] Кроме того, при поверхностном травлении ряд дефектов исчезает, что также приводит к увеличению прочности материала. [c.52] при взаимодействии напряженно-деформированных материалов с агрессивными средами развивается сложный комплекс физико-химических процессов, вызывающих разрушение изделий и конструкций. В этой связи очень важно умение определять доминирующие (контролирующие) процессы и знание, каким образом они распределяются во времени, так как роль того или иного процесса может существенно изменяться. [c.52] Процесс разрушения можно рассматривать как трехстадийный первая стадия — это зарождение новых микродефектов, вторая — развитие микродефектности до формирования и прорастания трещин разрушения и, наконец, третья — стадия мгновенного разрушения. Ясно, что влияние агрессивной среды сказывается на двух первых ( медленных ) стадиях. Здесь доминируют процессы сорбции, переноса, химического взаимодействия и др. На интенсивность их протекания влияет уровень напряженно-деформирован-ного состояния, поэтому важное значение имеет знание критических уровней напряжений или деформаций, которые не оказывают заметного влияния на интенсивность взаимодействия среды и материала. [c.52] При испытании тех же материалов в агрессивных средах линейность зависимости 1 Тд —ст нарушается (кривые 2,3), и временная зависимость прочности имеет несколько характерных участков. [c.52] На участке III тоже наблюдается различие в механизмах разрушения неметаллов в поверхностно-активных и химически активных средах. Уровень напряжений, меньших o J p, создает условия, при которых процессы переноса среды в объем материала, химическое взаимодействие, растворение, вымывание компонентов и другие процессы могут опережать процессы зарождения и прорастания трещин под действием механической нагрузки. Иначе говоря, если на участке II разрушение под действием механических нагрузок и физико-химическое взаимодействие материала со средой протекают параллельно, то на участке III эти процессы идут последовательно-параллельно. Это значит, что развитие трещин идет в материале, в котором в основном завершилось взаимодействие со средой, а параллельное воздействие среды проявляется в расклинивающем эффекте в вершинах растущих трещин. [c.53] В повер.хностно-активных средах в области малых напряжений временная зависимость прочности может быть аппроксимирована уравнением Журкова, но с другим коэффициентом у, отличным от аналогичного на участке 1. [c.53] В химически активных средах, естественно, существование безопасных напряжений логически неоправдано, так как материал может быть разрушен и при отсутствии механических воздействий. [c.54] В заключение можно отметить, что если в справочной литературе отсутствуют сведения о температурно-временной зависимости прочности того или иного неметалла в агрессивных средах, то при прочностных расчетах конструкций, предназначенных для длительной эксплуатации, расчетное напряжение можно принять равным 10—20 % от разрушающего. [c.54] Вернуться к основной статье