Температура и скорость роста трещин

Рис. 47. Зависимость скорости роста трещины V от коэффициента интенсивности напряжений К при различных температурах (цифры у кривых) для силава Т1—2,. чп. Испытания в водороде при 0,09 МПа [207].

Рис. 51. Зависимость изменения логарифма скорости роста трещин V от обратной температуры испытания Т

Рис. 111. Влияние коэффициента интен-сивности напряжении на скорость роста трещины при погружении в дистиллированную воду (температура 23 "С) высокопрочных алюминиевых сплавов (усредненные данные для плит и штамповок, ориентация трещины ВД)

При разных температурах и скоростях роста трещины [19] [c.349]

При термофлуктуационном механизме разрушения средняя скорость роста микротрещины v = vl v2, где и Уг — флуктуационные скорости соответственно роста и смыкания микротрещины, зависящие от вероятности процессов разрыва и восстановления связей, которые, в свою очередь, зависят от температуры Т и растягивающего напряжения о, которое снижает энергию активации разрыва связи ( /—аа ) и увеличивает энергию активации восстановления связи ((/ + (00 ). В результате для средней скорости роста трещины получается уравнение [c.298]

Рис. 48, Влияние коэффициента интенсивности напряжений на скорость роста трещины в высокопрочном алюминиевом сплаве 7175-Т66 (штамповка ориентация трещины ВД по плоскости сечения температура испытания 23 С) при испытаниях в различных средах

При усталостных испытаниях основными характеристиками являются предел выносливости , усталостная долговечность чувствительность к концентрациям напряжений и к коррозионной среде, температуре, частоте цикла скорость роста трещин число циклов до появления трещин и т.д. [c.54]

На рис. 50 и 51 соответственно приводятся зависимости изменения логарифма скорости роста трещин 1 у от напряжения а и обратной температуры испытания 1/Т. В обоих случаях они являются линейными, что подтверждает применимость закона Вант-Гоффа — Аррениуса для оценки долговечности покрытий с применением метода температурной экстраполяции. [c.123]

Рис. 28. Зависимости скорости роста трещины [103, 104] от коэффициента интенсивности напряжений (К) для сплава Ti—8 А1—1 Мо—1 V (образец ДКБ, МА), испытанного в растворе 10 М НС1 (без наложения потенциала) при различных температурах, С

Рис.. 37. Изменение скорости роста трещины о при КР в зависимости от потенциала титана СР-75А (ДКБ, комнатная температура) [124] при постоянных уровнях МПа-м /г

Температура. Повышение температуры испытания до 450 °С в солях I типа увеличивает скорость роста трещин в области П. Значительный разброс результатов мешает точному определению энергии активации при грубой оценке эта величина равна Q 12,6 кДж/моль [155]. [c.352]

Сдвиг максимума выносливости стали в водороде к 200°С объясняется соответствующим сдвигом интервала синеломкости. В указанном эксперименте образцы толщиной 2,5 мм испытывали по отнулевому циклу деформации (е =2,85%) при частоте нагружения 0,33 Гц. Показано также, что присутствие газообразного водорода усиливает чувствительность стали к асимметрии нагружения, в то время как в вакууме при комнатной температуре влияние асимметрии не обнаружено. Влияние газообразного водорода сказывается и на периоде зарождения, и на скорости роста трещин малоцикловой усталости. [c.123]

Изучение рельефа поверхностей разрыва твердых тел, в том числе твердых полимеров (кристаллических и аморфных), а также наблюдение роста трещин в нагруженном материале методами микроскопии и другими приводит к выводу, что во всех твердых телах трещины растут при напряжениях растяжения, значительно меньших обычно наблюдаемого предела прочности. Мюллер , по-видимому, первый обнаружил, что у стекол наблюдаются две стадии разрыва. Первая стадия связана с медленным ростом первичной трещины, приводящей к образованию зеркальной поверхности разрыва вторая—с прорастанием первичной и вторичных трещин со скоростью, близкой к скорости звука, с образованием шероховатой зоны. На первой стадии скорость роста трещины зависит от напряжения (рис. 8), температуры и среды, в которой находится образец. При температуре жидкого воздуха зеркальная часть на поверхности разрыва практически отсутствует, разрыв сразу принимает катастрофический характер, а временная зависимость прочности практически не наблюдается. [c.27]

На рис. 7.11 показаны участки I и II роста трещины в Al-сплаве (1,2—2,0 % Си 2,1—2,9 % Mg 0,3 % Сг 5,5 % Zn) в растворе Na l, а также в жидкой ртути (охрупчивание в жидких металлах) при комнатной температуре. Скорости растрескивания в ртути выше, чем в водных растворах, но характер зависимости скорости от интенсивности напряжения одинаков. Металлургические факторы, влияющие на скорость роста трещин в одной среде, аналогичным образом влияют и в других. Вполне возможно, что некоторые аспекты механизма растрескивания справедливы в различных условиях. [c.147]

Медленный рост трещин в поликарбонате, также являющемся стеклообразным полимером, будет еще более сложным процессом по сравнению со случаем ПММА. При низких температурах (7<—40°С) на дважды закрученном образце были получены значения Кс, равные (2,6—3,4) МН/м [19], которые не зависели от скорости роста трещины при малых значениях последней (а<10 м/с), но зависели от толщины образца и температуры. При более высоких скоростях роста трещины (а 10 м/с) значения Кс медленно нарастали. Однако в образцах ДКБ с двусторонней выемкой (ДВ—ДКБ) коэффициент Кс уменьшался с увеличением а в области значений а<10 м/с [20]. Такую зависимость подтвердили Камбур и др. [21], которые экспериментально получили значение Ос = 8,2 кДж/м при а = 2,5-10 м/с и значение Ос =12 Дж/м при а = 300 м/с. Исследование микрофотографий, полученных при медленном разрушении пластин (В = 12,7 мм), позволило выявить образование губ среза (связанных с расходом энергии) шириной 0,4 мм (смешанный тип распространения трещины). При высоких скоростях губ среза не обнаружено. Для сополимера ПК с силиконовыми блоками авторы работы [21] смогли увеличить сопротивление разрушению этого материала развитию трещины в области температур Т> — 110°С. В этом материале рост трещины смешанного типа не зависел от скорости. [c.356]

Дёлль [30, 50] определил количество тепла Q, рассеиваемое Б ПММА у вершины быстро растущей трещины. Чтобы найти Q, он измерял термопарой, расположенной на поверхности образца в окрестности ожидаемой плоскости разрушения, прирост температуры ATi(i). С учетом формы образца, его теплопроводности и скорости роста трещины а он рассчитал количество тепла Q, рассеиваемое единицей площади поверхности [c.381]

Измерения тепловых характеристик представляют интерес не только с точки зрения энергетического баланса процесса образования трещины серебра, но также потому, что они позволяют рассчитать рост локальной температуры АТо, вызванный раскрытием и разрывом такой трещины в ПММА. Дёлль [30] предположил, что вначале тепло Qo было сосредоточено в области материала, содержащего трещины серебра. Для значений плотности 0,6 г/см , удельной теплоемкости 1,46 Длс/(г-К), раскрытия трещины серебра 1,65 мкм и Qo = 335 Дж/м он получил АТо = 230 К. Это значение для ПММА соответствует теоретическим оценкам Вейхерта и Шёнерта [185] и данным ИК-измерений Фюллера и др. [184]. Последние определили в интервале значений а от 200 до 600 м/с постоянную величину АТ, равную 500 К. Одновременно регистрируемое увеличение Q(a) означает, что пластическое деформирование у вершины трещины охватывает более обширную область при более высоких скоростях роста трещины. В предварительных экспериментах с ПС получено АТ = 400 К и более низкое количество тепла [184]. Эти значения температур, конечно, велики, хотя и возможны. Они означают, что при таких условиях должно происходить не только плавление, но и термическое разложение материала. В то же время они согласуются с более высокими приращениями температуры (в несколько тысяч граду- [c.382]

По-видимому, частотная зависимость скорости распутывания молекулярных клубков в утомленных фибриллах частично определяет влияние частоты на скорость роста трещины. Кроме того, в деформированном материале, содержащем трещины серебра, происходит гистерезисный нагрев. Оба эффекта суммируются, приводя к явной частотной зависимости процесса роста трещины в области А для различных материалов, таких, как ПК и ПММА [219, 220] и поли (2,6-диметил-1,4-фенилен оксид), ПВХ, ПА-66, ПК, ПВДФ, ПСУ [220]. Как отметили Скибо и др. [220], чувствительность явления усталостного разрушения к частоте изменяется в зависимости от температуры. Она достигает максимума при такой температуре, когда внешняя частота (утомления) соответствует частоте внутренних сегментальных скачков (процесс -релаксации). [c.413]

Рис. 49. Влияние коэффициента интенсивность напряжений на скорость роста трещины высокопрочного алюминиевого сплава 7178-Т651 (плита толщиной 25 мм ориентация трещины ВД температура 23 С) при испытаниях в различных средах

Если Тй<Тл, что наблюдается при низких температурах, то в вершине микротрещины вынужденноэластическая деформация ие успеет развиться ни в начале, ни в процессе роста трещины, так как скорость роста трещины V равна стартовой Vs только в начале ее роста, а затем возрастает и соответствующее время продвижения микротрещины за каждую флуктуацию будет меньше, чем тд. Если время Т5>Тп, то в вершине микротрещины вначале будет развиваться высокозластическая деформация, а затем происходить разрыв полимерных цепей. Отсюда следует, что температура хрупкости 7 хр, характеризующая переход к нехрупкому состоянию полимера, соответствует условию Тв = тп. Рассчитанная из этого уравнения температура хрупкости совпадает с экспериментально найденной [11.17]. [c.316]

Это явление объясняет экспериментально наблюдаемую ступенчатую зависимость скорости роста трещины от ее длины в процессе разрушения [61] (кривая АВВС рис. 11.15). При малых скоростях трещины локальный разогрев практически ничтожно мал (участок АВ), в точке В и далее с увеличением скорости локальный разогрев становится заметным, а увеличение температуры в вершине трещины ускоряет ее рост в соответствии с термофлуктуационной теорией [c.317]

Исследование скорости развития трещины в зависимости от уровня нагружения, свойств материала, среды и внешних факторов (поляризации, давления и температуры) [8,50]. При таком подходе данные о закономерностях роста трещин иод воздействием агрессивной среды и механических напряжений представляют в виде зависимостей скорости роста трещин при статическом (ко розионное растрескивание) или- динамическом (коррозионная усталость) нагружении от максимального (амплитудного) коэффициента интенсивности К цикла. При этом данные для построения указанных зависимостей (диаграмм разрушения) получают при испытании стаццаргньм образцов с трещинами, образовавшимися на образцах в процессе периодического (усталостного) нагружения их на воздухе. Подрастание трещины во времени измеряют по изменению электросопротивления образца, оптическим методам по податливости материала и т. п. Испытания проводят при заданной температуре среды, накладывая, по необходимости, на Образец анодную или катодную поляризацию. По полученнь м данным рассчиты- [c.132]

Рис, 46, Зависимость скорости роста трещины гг от коэффициента интенсивности напряжений /С ири различных температурах (цифры у кривых) для алюминиевого силава 7039-161, Плоскость растрескивания иериендикулярна толщине образца. Исиытаиия ири разомкнутой цеии в водном растворе 5М К1 [2] [c.123]

Рис. 50. Влияние коэффициента интенсивности напряжений на скорость роста трещины высокопрочного алюминиевого сплава 7039-Т64 (толщина плиты 25 мм ориентация трещины БД температура 23 °С), испытанного в различных средах 1 — 5 М водный раствор KI i — 4,5 М водный раствор Na l 3 — дистиллированная вода —воздух, относительная влажность 100% 5 — атмосфера б — воздух, относительная влажность 45%

На рис. 62 показано влияние температуры и коэффициента интенсивности напряжений на скорость роста коррозионных трещин на сплаве 7079-Т651. Из этого видно, что повышение температуры вызывает не только более быстрое растрескивание в области И на кривой у — /С, но и смещение области I к более низким значениям К. Другими словами, при повышении температуры трещины растут не только быстрее, но и при более низких значениях коэффициента интенсивности напряжений. На рис. 63 нанесены логарифмы скорости роста трещины в зависимости от обратной величины температуры. Очевидно, что скорость роста коррозионной трещины в области II может быть выражена в виде следующего уравнения [c.212]

Совершенно другие результаты были получены для сплава 7039-Т61 (рис. 64). Этот сплав показывает очень медленный рост трещины при комнатной температуре в концентрированном растворе иодида и имеет широкую область II на кривой V—К. В этой области скорость роста трещины термически увеличивается с энергией активации, равной 85,3 кДж/моль (рис. 65). Полученное значение энергии активации для скорости роста трещины в области II является намного выше, чем энергия активации в той л<е области на сплаве 7079-Т651 (см. рис. 63). Такое большое различие в энергиях активации, по-видимому, показывает, что скорость может контролироваться различными процессами. Данный вывод подтверждается наблюдениями, из которых следует, что плато скорости для сплава 7039-Т61 не зависит от концентрации галоидного иона при комнатной температуре в условиях разомкнутой цепи. Это является резким отличием от результатов, полученных для сплава 7079-Т651. [c.213]

Все высокопрочные алюминиевые сплавы чувствительны к межкристаллитному охрупчиванию в жидких металлах (ОЖМ). Было найдено, что следующие жидкие металлы способствуют охрупчиванию алюминиевых сплавов Hg, Ga, Na, In, Sn и Zn [94], Влияние жидкой ртути на субкритический рост трещины в высокопрочных алюминиевых сплавах при комнатной температуре интенсивно изучается. В противоположность испытаниям по времени до разрушения достижения механики разрушения позволяют количественно измерять скорость трещины как функции коэффициента интенсивности напряжений в вершине трещины. На рис. 20 показана типичная межкристаллитная трещина ориентации ВД в результате ОЖМ. Трещина на образце из сплава 7075-Т651 была заполнена ртутью при комнатной температуре. Соответствующая кривая V — К показана на рис. 34. Следует отметить очень высокую скорость роста трещины в области II кривой [c.221]

V — к. Скорость охрупчивания в жидких металлах большинства высокопрочных сплавов составляет 7 см/с. Эта скорость трещины слишком высока, чтобы за ней можно было следить визуально. Поэтому была использована специальная высокоскоростная камера слежения. Следует отметить также переход между областями II и I, где скорость роста трещины сильно зависит от К-При очень низких значениях К скорость роста трещины так сильно зависит от К, что фактически имеет смысл говорить о пороговом коэффициенте интенсивности напряжений Кюжгл, ниже которого рост трещин практически неизмерим. В табл. 7 приведены значения /Сюжм для многих высокопрочных алюминиевых сплавов, которые были охрупчены ртутью при комнатной температуре. Для сравнения приведена вязкость разрушения этих же сплавов в сухом воздухе (/ ie). [c.221]

Сопоставление уравнений (11) и (7) показывает, что эта теория точно предсказывает зависимость скорости роста трещины от напряжений и зависимость ее от температуры в области / кривой а—К. Формула (11) не дает абсолютных значений скорости, гюскольку некоторые параметры в уравнении до сих пор трудно определить. [c.287]

Некоторые выпускаемые промышленностью водозамещающие, предотвращающие коррозию масла способны проникать в плотные соединения. В настоящее время такие масла испытываются, оценивается их способность уменьшать скорость роста трещин при КР (рис. 139). Исследование других ингибиторов проводится в направлении увеличения защитных свойств от общей коррозии [250, 250а, 250Ь]. В насыщенном растворе хлористого натрия ингибиторы коррозии уменьшают скорость трещины в области плато приблизительно в 1000 раз. В лабораторном воздухе (относительная влажность 40% и температура 21 °С) скорость роста трещины в области плато снижается в 2—3 раза. Скорость развития трещины при КР на образцах, защищенных этими видами ингибиторов и испытываемых в лабораторном воздухе, является приблизительно такой же, как скорость на образцах, погруженных [c.305]

Влияние температуры. В работе [81] показано, что критический коэффициент интенсивности напряжений для зарождения трещины i iKp в нейтральном растворе 3,5% Na l для сплава Ti—8 AI—1 Mo—IV не изменяется с температурой (рис. 27). В интервале температур от —1°С до +93°С значения величин Ххкр и Ки находятся в пределах экспериментального разброса, соответственно 15,4—20,2 и 68,3—74,1 МПа-м / . В противоположность этому скорость растрескивания имеет явно выраженную температурную зависимость. В этих исследованиях использована предельная скорость роста трещины (соответствующая областям [c.330]

Рис. 27. Зависимость скорости роста трещины [8Ц от коэффициента интенсивности напряжений для сплава Ti—8 Al —1 Mo—1 V (изгибиый образец с надрезом) в растворе 3,5% Na l при различных температурах, С

Рис. 43. Скорость роста трещины а [104] в зависимостн от текущего коэффициента интенсивности напряжений К для сплава Т —8 А1—1 Мо—1 V (ДКБ), испытанного в 0,25 М КГ. в растворах метанола при <р=—500 мВ (н. к. э.) и различных температурах, -С

Пары галоидов. Сообщалось, что сплав Ti — 8А1 — 1Мо — IV растрескивается во влажном хлоре при 286,6 °С, Также-покаэано [166], что растрескивание многих бинарных сплавов титана может происходить под воздействием влажного хлора при 427 С. В работе [155] показано, что растрескивание может происходить в сплаве Ti — 8А1—1Мо — IV (МА), испытанном в парах брома прн комнатной температуре. В области Л скорость роста трещин составила 2-10 см/с в пределах коэффициента интенсивности напряжений /С=44-77МПа-м / . [c.356]

Многокомпонентные сплавы. Как отмечалось ранее, сплав — 13У—ИСг — ЗА1 является, вероятно, первым титановым сплавом, на котором была продемонстрирована чувствительность к КР в нейтральных водных растворах [89]. В работе [92] определены значения /С1с=97,9 МПа-м /= и /С1кр = 29,7 МПа-м /= для условий быстрого охлаждения сплава с температуры 847°С. Изменение скорости роста трещин в зависимости от коэффициента интенсивности напряжений для сплава Т —13У — ИСг — ЗА1 в термообработанном на раствор состоянии показано на рис. 75 [105]. Можно видеть, что кривая имеет участки области // а и ограниченной области II независимости от К. В работе [43] также [c.367]

Рпс. 82. Зависимость скорости роста трещины от коэффициента интенсивности напряжений для двух сгьяавов, состаренных ири низких температурах, ирн иены танин в 0,8 М КС1 в метаноле [105] [c.373]

Установлено (рис. 44), что при испытаниях в воздухе наибольшей сопротивляемостью росту усталостной трещины обладает структура троости-та, наименьшей — мартенсита. При воздействии водорода скорость роста трещины еще в большей степени зависит от структурного состояния по мере снижения температуры отпуска закаленных сталей скорость роста [c.91]

Установлено, что при испытании в воздухе образцов из стали 15Х2М<1>А термообработка с целью получения стали с разным уровнем прочности не приводит к существенному изменению сопротивления циклической трещиностойкости. У стали 15Х2НМФА чувствительность к температуре отпуска выражена более заметно на всем пэрисовском участке и в верхней части кинетической диаграммы усталостного разрушения скорость роста трещины стали с КП 100 примерно в 1,5—2,5 раза меньше, чем стали с КП 60 (рис. 64). [c.129]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология