Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Переход от хрупкого к высокоэластическому разрушению

    Если же напряжение нарастает столь быстро, что тяжи не успевают образовываться, то происходит быстрое разрушение (зеркальная поверхность разрыва). Степень дополнительной ориентации в пределах сохранения высокоэластического состояния изменяется с понижением температуры незначительно. В температурной области перехода от высокоэластического разрыва к хрупкому значение максимальной степени дополнительной ориентации резко уменьшается с понижением температуры (рис. 11.39). Одновременно уменьшаются значения разрушающего напряжения, относительного удлинения в момент разрыва и работы, затрачиваемой на деформацию до разрыва [364, с. 318]. [c.107]


    Переход от хрупкого к высокоэластическому разрушению [c.117]

    Исследование условий, при которых работа деформации до разрушения приобретает минимальное значение, имеет большую практическую важность, так как помогает выбрать наиболее рациональные способы измельчения полимеров и проводить механические превращения с наименьшими затратами энергии. Эти условия соответствуют, по-видимому, условиям существенного уменьшения степени дополнительной деформации в месте роста надрыва (а следовательно, дополнительной ориентации и упрочнения) [299, с. 91]. Действительно, из полученных данных следует, что при исследованных скоростях деформации переход от высокоэластического разрыва к хрупкому для вулканизатов бутадиен-нитрильного каучука сопровождается уменьшением долговечности и относительного удлинения при температурах около—253 К. Видно также, что разрушающее напряжение и работа деформации не являются однозначными характеристиками материала. Максимальные значения Ор или А соответствуют определенным условиям деформации материала (температуре и скорости деформации). [c.152]

    Первый участок отвечает номинально-хрупкому характеру разрушения — значение разрушающего напряжения велико Ор — 3 -10 Па, бр 0,2% второй участок соответствует переходу от хрупкого разрушения к высокоэластическому — значение разрушающего напряжения резко уменьшается СТр 3 МПа, наблюдается образование шейки, деформация увеличивается до Ёр — 2% на третьем участке разрушается полимер, находящийся [c.240]

    На рис. У.П, а представлена зависимость сГр от температуры для испытаний со скоростью раздвижения зажимов 0,083 см/с. Как видно из рис. У. , б, области перехода от хрупкого характера разрушения к высокоэластическому (второй участок на рис. У.9) соответствует область возрастания коэффициента дополнительной ориентации б. В области высокоэластического разрыва (третий участок на рис. У.9) б максимально при дальнейшем повышении температуры (четвертый участок на рис. У.9) б уменьшается, так как с появлением деформаций вязкого течения двулучепреломление уменьшается. В отличие от сшитых эластомеров (см. рис. 11.39) увеличение дополнительной ориентации после роста не остается постоянным, а вновь уменьшается. [c.241]

    Развиваемая в настояш ей монографии концепция получила недавно существенное подтверждение в работах Г. В. Виноградова и его школы. Г. В. Виноградов считает, что при переходе полимера из высокоэластического в стеклообразное состояние (имеется в виду механическое стеклование за счет достижения высоких скоростей деформации) механизм разрыва может изменяться [610, с. 548]. Базируясь на проведенных ими ранее фундаментальных исследованиях реологических свойств полимеров с узким молекулярно-массовым распределением [611—616], Г. В. Виноградов с сотр. установили, что, переходя от деформации сдвига к одномерной деформации растяжения линейных полимеров с узким распределением по молекулярным массам, можно работать в широком интервале скоростей деформации. Причем с увеличением скорости деформации при постоянной температуре наблюдается переход от вязкого течения к высокоэластической деформации и затем к хрупкому разрушению. При реализации такого эксперимента происходило уменьшение необратимой компоненты, особенно существенное после перехода в высокоэластическое состояние. Уменьшение деформируемости полимера связывается с наступлением его механического разрушения. [c.244]


    Влияние повреждений. Роль дефектов при переходе от высокоэластического к хрупкому разрушению резко возрастает вследствие увеличения коэффициента концентрации напряже- [c.95]

    Показано [75], что чем выше активность и содержание технического углерода, тем меньше ек, что хорошо согласуется с представлениями о влиянии наполнителя на увеличение локальных деформаций каучуковой матрицы. Повышение коэффициента р при деформациях етах>ек по сравнению с р при деформациях е5<етах< <Бк свидетельствует об изменении характера усталостного разрушения — о переходе от высокоэластического к более хрупкому, подобно тому как это наблюдается при статическом нагружении. [c.192]

    Разрушение полимеров, находящихся в высокоэластическом состоянии, имеет свои особенности. Медленная стадия в отличие от хрупкого разрыва дает шероховатую, а быстрая—зеркальную зону поверхности разрыва. В высокоэластическом состоянии полимеры проявляют способность к дополнительной ориентации в области распространения разрыва. Микродефект в этом случае уже нельзя называть микротрещиной, так как он имеет при одноосном растяжении форму овала или полуовала. Большая скорость протекания релаксационных процессов по сравнению со скоростью нагружения обусловливает рассасывание напряжений и образование тяжей в области разрыва. Материал до нагружения (или при малых степенях нагружения) существенно отличается как по структуре, так и по релаксационным свойствам от материала, подвергающегося механическому разрушению. Структура материала и его свойства в месте роста области разрыва иные, чем в других частях образца. Эти локальные отклонения свойств частично характеризуются степенью дополнительной ориентации. В диапазоне температур и скоростей деформации, в которых понижение температуры (или повышение скорости деформирования) сопровождается уменьшением степени дополнительной ориентации, наблюдается аномальная температурная и скоростная зависимост прочности. Это область перехода от высокоэластического к хрупкому разрушению. Переход от одного механизма разрушения к другому удается наблюдать либо на полимерах, находящихся прн температуре опыта в различных состояниях, либо на одном полимере при температурах, соответствующих различным состояниям. Особенно удобно проводить такое исследование с помощью скоростной киносъемки в поляризованном свете. [c.128]

    Полиакриловая кислота остается твердой и хрупкой даже при повышенной температуре. Выше 230—240° С начинается разрушение полимера без перехода в высокоэластическое состояние. Чем ниже температура полимеризации акриловой кислоты, тем больше молекулярный вес полимера и хуже его растворимость. Полимеры, полученные при 20—25° С, только набухают в воде. [c.384]

    Если при снятии термомеханической кривой не происходит термодеструкция полимера, то при медленном охлаждении можно воспроизвести термомеханическую кривую образец переходит сначала в высокоэластическое, а затем в стеклообразное состояние (стеклуется). Очень важно то, что при температуре ниже температуры стеклования полимер, как правило, сохраняет некоторый комплекс свойств, присущий только полимерам. Мы говорим, что полимер застекловался, но он не стал хрупким, как обычное силикатное (оконное) стекло. Лист органического стекла (полиметилметакрилат, плексиглас) можно бросить на пол, и он не разобьется вдребезги. И все-таки стеклообразный полимер можно охладить до такой температуры, когда он будет легко разбиваться при ударе. Такая температура носит название температуры хрупкости Тхр-На термомеханической кривой она не проявляется в виде какой-либо характерной точки. Методы определения температуры хрупкости всегда так или иначе связаны с разрушением образца. [c.102]

    Однако температурная зависимость прочности полимеров в некоторых случаях имеет экстремальный характер [63, с. 199], особенно для систем с явно выраженной неоднородностью напряжений. Например, аномалии наблюдаются при растяжении кристаллических полимеров [231], полимеров, способных кристаллизоваться при растяжении, полимеров с наполнителями [221, 232, 233]. Экстремальная зависимость прочности от температуры характерна и для резин с надрезом в области температур выше температуры хрупкого разрушения [234]. При изучении температурной зависимости сопротивления резин раздиру максимум сопротивления наблюдается в области перехода из стеклообразного в высокоэластическое состояние [235]. Экстремальная температурная зависимость прочности обусловлена релаксационными характеристиками материалов. В результате релаксационных процессов, развивающихся в напряженном теле, может произойти рассасывание опасных напряжений, что остановит рост трещины, и в некотором температурном интервале может наступить упрочнение материала. Однако затем при температуре выше температуры стеклования вновь наблюдается снижение прочности с повышением температуры. [c.190]


    Предельным состоянием полимера часто называют такое напряженное состояние, при котором дальнейшее повышение напряжений сопровождается процессом вынужденной высокоэластической деформации, являющейся аналогом пластической деформации в металлах. При совмещении в одном аналитическом выражении условий хрупкого разрушения и вынужденного высокоэластического течения можно получить так называемые обобщенные критерии предельного напряженного состояния. Необходимость в разработке таких обобщенных критериев возникает в связи с тем, что в ряде случаев при изменении вида напряженного состояния или условий эксплуатации происходит изменение условий предельных переходов. [c.63]

    Дополнительная ориентация высокоэластических полимеров под нагрузкой приводит к усиленному распространению опасного дефекта и рассасыванию перенапряжений в менее опасных дефектных местах. Увеличение температуры в пределах высокоэластической области сопровождается увеличением разрывного удлинения и ориентации полимера за счет ослабления межмолекулярных связей и увеличения подвижности сегментов (рис. 141). При понижении температуры удлинение и ориентация уменьшаются, а при переходе к стеклообразному состоянию ориентация проявляется только при высоких напряжениях, соответствующих вынужденной эластичности. Вместе с тем разрушающее напряжение с понижением температуры увеличивается, разрушение становится хрупким, прочность материала увеличивается, так как термофлуктуационные процессы в нагруженном полимере значительно ослабевают. [c.232]

    Таким образом, полученные данные свидетельствуют о том, что переход полимера из одного физического состояния (с большими периодами релаксации) в другое (со сравнительно малыми периодами релаксации) влечет за собой не только изменение скорости разрушения и разрушающих напряжений, но и изменение механизма разрушения. Так, при хрупком разрыве, когда время разрушения Тр много меньше периода релаксации т, разрушение полимеров определяется разрывом химических связей, и температурно-временная зависимость прочности описывается уравнением Журкова (2.7). В, высокоэластическом состоянии с Малыми периодами релаксации, когда Тр > т, разрушение полимера на медленной стадии определяется разрывом физических связей, и температурно-временная зависимость прочности при больших удлинениях (вероятно, более 20%) описывается уравнением Бартенева (2-11). [c.101]

    В области малых деформаций и напряжений благодаря конкурирующему влиянию процессов молекулярной ориентации и размягчения наблюдается экстремальная зависимость т от а, проходящая через минимум и максимум (рис. 2.5). При этом изменение долговечности симбатно изменению твердости, сопротивлению озонному растрескиванию и сопротивлению" разрезанию [35] (см. гл. 4). При больших скоростях деформации, когда процессы ориентации и кристаллизации не успевают развиться, механизм разрушения-, опять меняется, разрыв из высокоэластического переходит в хрупкий. [c.57]

    Переход от вынужденной эластичности к хрупкому разрушению характеризует температуру хрупкости, а переход от вынужденно-эластического к высокоэластическому состоянию — температуру стеклования. [c.32]

    Определенное значение имеет эластичность материала, особенно в тех случаях, когда необходима дополнительная механическая обработка материала перед его эксплуатацией (например, гофрирование при изготовлении патронных фильтровальных элементов). Эластичность материала зависит от его внутренней структуры ( конструкционная эластичность ), фазового состояния полимера (кристаллическое, аморфное), а для аморфных (аморфно-кристаллических) полимеров — от физического состояния (стеклообразное, высокоэластическое). Очевидно, что, если материал проявляет конструкционную эластичность и сам полимер находится в высокоэластическом состоянии, умеренное механическое воздействие на микрофильтры не приведет к их разрушению. При этом следует иметь в виду, что из-за высокой пористости материала уровень его механической прочности относительно низок. Однако некоторые аморфные полимеры при температурах ниже температуры стеклования способны к относительно высокой деформации при приложении нагрузок, что связано, в частности, с подвижностью в боковых группах макромолекул. Температурный переход, при котором материалы становятся очень хрупкими, характеризуется температурой хрупкости. Если этот температурный переход не наблюдается или он близок к температуре стеклования, возможность применения такого полимера для производства микрофильтров проблематична. [c.24]

    Вследствие симметричного строения макромолекул политетрафторэтилена и малого размера атома фтора, большая часть их правильно ориентирована и образует упорядоченную структуру. Упорядоченная кристаллическая часть достигает во фторопласте-4 большой концентрации (80—90%). Сочетание большого процента кристаллической части с наличием неупорядоченной аморфной фазы обусловливает с одной стороны высокую температуру плавления, достаточную твердость, а с другой — хорошую гибкость и чрезвычайно низкую температуру хрупкости. Температура стеклования аморфной фазы — 120° С. Ниже этой температуры аморфная фаза теряет каучукоподобные свойства, но полимер все же еще не становится хрупким. Температура разрушения (плавления) кристаллитов, т. е. превращения их в аморфную фазу, составляет 327° С (температура фазового перехода). Она значительно выше, чем у полиэтилена, вследствие того что энергия взаимодействия между атомами фтора соседних цепей (2000 кал моль) значительно больше, чем энергия взаимодействия между атомами водорода. Полимер в аморфном состоянии, т. е. при температуре выше 327 С, не является вязко-текучим, а остается в состоянии высокоэластической деформации. Нагревание вплоть до температуры разложения (415° С) не приводит к превращению полимера в вязко-текучее состояние. Поэтому обычные методы перереботки термопластичных масс (горячее прессование, литье под давлением, шприцевание) для политетрафторэтилена не применимы. [c.125]

    Исследование условий, при которых работа деформации до разрушения приобретает минимальную величину, имеет большое практическое значение, так как позволяет выбрать наиболее рациональные способы измельчения полимеров и проводить механические превращения с наименьшими затратами энергии. Эти условия соответствуют, по-видимому, условиям существенного уменьшения степени дополнительной ориента-ции1в1,1б2. Действительно, из полученных данных следует, что при исследованных скоростях деформации переход от высокоэластического разрыва к хрупкому сопровождается уменьшением долговечности и относи- [c.137]

    Термофлуктуационный механизм осложняется тем, что релаксационные процессы проявляются в полимерах тем отчетливее, чем выше температура. Так, по мере перехода к высоким температурам в микрообъемах перенапряжения проявляется вынужденная эластическая деформация. Вначале этот релаксационный процесс приводит к высокоэластическим деформациям в местах концентрации напряжений, главным образом у вершины микротрещин (термо-флуктуационно-релаксационный ме.ханизм), а затем при более высоких температурах — к образованию трещин серебра , стенки которых связаны между собой микротяжами (релаксационный локальный механизм разрушения). Выше температуры стеклования в высокоэластическом состоянии господствующими являются релаксационные процессы и механизмы разрушения приобретают резко отличительные черты (в табл. 11.2 — вязкоупругий механизм разрушения). Здесь в местах концентраций развивается локальное вязкое течение, которое приводит к образованию так называемых надрывов , являющихся аналогами трещин в хрупком состоянии. На схеме прочностных состояний (рис. 11.4) указаны области действия различных механизмов разрушения некристаллических полимеров, а также область пластического состояния между температурой пластичности и температурой текучести Т . Разрушение в [c.289]

    В качестве примера для иллюстрации предельных состояний полимера (состояний, в которых происходит разрушение) рассмотрим диаграмму нагрузка — деформация полимера (рис. 4.3) при различных температурах (или при различных скоростях деформации). Кривая 1 отвечает хрупкому разрушению образца, при котором разрушению предшествуют лишь упругие деформации. В этом случае разрывное напряжение стхр равно прочности полимера. Кривая 2 отвечает разрушению полимера выше температуры хрупкости Тхр — в нехрупком стеклообразном состоянии, при котором разрушению предшествует вынужденная высокоэластическая деформация, развивающаяся в полимере при достижении предела вынужденной высокоэластнчности Оа. При переходе напряжения через значение сГв образец теряет устойчивость при малом приращении напряжения происходит большое приращение высокоэластической деформации. В этом случае под прочностью полимера понимается предел вынужденной высокоэластичности. Разрывное напряжение ар несколько больше ав, так как в процессе вытяжки полимер упрочняется. Материал в этом случае характеризуется двумя предельны- [c.62]

    Зная у для хрупкого и квазихрупкого разрушения, можно рассчитать коэффициенты концентрации напряжения (3, которые соответственно равны рхр = 63 и ркхр = 22,5, т. е. нри переходе через температуру хрупкости с повышением температуры уменьшается в три раза, что согласуется с представлениями о снижении р в квазихрупкой треш,ине из-за релаксации напряжения вследствие вынужденной высокоэластической деформации полимера. Если бы энергия активации оставалась при переходе через Тх-р неизменной или увеличивалась не слишком сильно, то согласно уравнению [c.127]

    Релаксационные процессы в полимерах влияют на процессы разрушения во всех прочностных состояниях, включая и атермический процесс разрушения. В различных температурных областях полимера (см. рис. 7.1) наблюдаются три основных механизма разрушения атермический, термофлуктуационный и релаксационный (см. табл. 7.1). В кристаллических полимерах ниже температуры плавления наблюдаются первые два механизма. При атермическом механизме (область самых низких температур) тепловое движение не может оказать существенного влияния на прочность полимера, так как время ожидания флуктуации Тф превышает время атермического разрушения Тк- Однако слабое тепловое движение в этой области температур приводит к мелкомасштабным релаксационным переходам. Такие переходы характеризуются слабыми максимумами механических и диэлектрических потерь (у- и р-переходы) и вызывают увеличение энергии разрушения и прочности в областях переходов. В наиболее чистом виде термофлуктуационный механизм проявляется в области хрупкого разрушения, хотя н здесь возможны слабые (Y и -переходы, приводящие к неупругим эффектам в концевых зонах микротрещин в отсутствие высокоэластической деформации. Последняя наблюдается в концевых зонах микротрещин при переходе через температуру Тхр и выше, в области квазихрупкого разрушения. В итоте перенапряжения в концевой зоне сильно снижаются, но термофлуктуационный механизм разрушения остается тем же, что и при хрупком разрыве. [c.240]

    Усталостный износ пластмасс изучен очень слабо. В стеклообразном состоянии пластмассы характеризуются в основном абразивным механизмом износа как при скольжении по абразивному полотну, так и по твердым шероховатым поверхностям [56]. Кристаллические полимеры, обладающие высокоэластической компонентой, изнашиваются подобно резинам. Влияние температуры на износостойкость пластмасс можно рассмотреть с точки зрения изменения константы а в выражении (6.25). В работах Ратнера, Лурье и Фарберовой [16, 56—59] показано, что в случае усталостного износа а >1. Так как а характеризуется числом циклов деформации, разрушающих материал, и с увеличением температуры возрастает, то при переходе от хрупкого к нехрупкому состоянию полимера повышение температуры трения приводит к увеличению доли усталостного механизма износа и возрастанию общей износостойкости пластмасс. Было также отмечено, что с повышением температуры износ по абразивной шкурке приобретает характер усталостного износа. Исходя из молекулярного механизма явления, усталостный износ связан с долговечностью материала. Ратнер предположил, что механизм истирания имеет термоактивационную природу разрушения и характеризуется отношением  [c.173]

Смотреть страницы где упоминается термин Переход от хрупкого к высокоэластическому разрушению: [c.318]    [c.138]    [c.103]    [c.47]    [c.144]    [c.89]    [c.223]   
Смотреть главы в:

Структура и прочность полимеров Издание третье -> Переход от хрупкого к высокоэластическому разрушению



ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Хрупкое разрушение



© 2025 chem21.info Реклама на сайте