Деформация влияние на морфологию

ВЛИЯНИЕ ДЕФОРМАЦИИ НА МОРФОЛОГИЮ [c.132]

Таким образом, кристаллизация, возникающая при растяжении резины, определяет ее статическую прочность. Однако большинство резиновых деталей работает нри деформациях, далеких от разрушающих. Александров и Лазуркин впервые отметили, что прочность материала Б этих условиях не определяется кристаллизацией при растяжении и что износостойкость и усталостная прочность (т. е. сопротивление разрушению при малых циклических деформациях) не всегда коррелируют с пределом прочности при растяжении резин. К вопросу о влиянии кристаллизации на прочность при малых и больших деформациях мы вернемся в следующем разделе при рассмотрении влияния морфологии на прочность. [c.201]

Использование кристаллизации при комнатной и более высоких температурах — один из путей создания прочных резин. Успехи в этом направлении возможны лишь после тщательного изучения влияния условий кристаллизации, прежде всего деформации, на морфологию кристаллических образований в эластомерах. Только исследования морфологии, влияние которой на прочностные свойства является определяющим, могут привести к созданию принципиально новых путей получения высокопрочных эластомерных материалов на основе кристаллизующихся каучуков. Исследование морфологии эластомеров в условиях действия напряжения в ближайшие годы, несомненно, будет, одним из наиболее плодотворных направлений изучения кристаллизации. [c.216]

Вторым — кинетическим — следствием приложения напряжений является изменение скорости изотермической кристаллизации. Этот эффект в большой степени является следствием первого и обусловлен прежде всего изменением удаленности выбранной температуры кристаллизации от равновесной температуры фазового перехода, т. е. степени переохлаждения. Но, кроме того, изменение кинетики кристаллизации тесно связано с третьим следствием приложения внешних напряжений, а именно — с влиянием деформаций на морфологию поли- [c.92]

В рамках данной книги необходимо исследовать влияние термомеханического разрыва цепей на механические свойства полимеров. Поэтому вплоть до данного момента автор старался по возможности отделить и исключить влияние окружающей среды. Во многих случаях подразумевалось, что исследуемые зависимости свойств материала (например, от деформации, напряжения, температуры, морфологии образца, концентрации свободных радикалов) являлись доминирующими по сравнению с зависимостями от влажности, содержания кислорода, воздействия химической среды или облучения. Совершенно очевидно, что данные внешние факторы чрезвычайно важны для выяснения сроков службы элементов конструкций из полимерных материалов. Значительное число последних подробных монографий и основополагающих статей касается деградации полимеров при воздействии окружающей среды (например, [196— 203]). В них подробно рассматриваются такие аспекты внешних условий деградации, которые в данной книге в дальнейшем не рассматриваются, а именно термическая деградация, огне- и теплостойкость, химическая деградация, погодные изменения и старение, чувствительность к влаге, влияние электромагнитного излучения, облучения частицами, кавитации и дождевой эрозии, а также биологическая деградация. За любой детальной информацией по перечисленным вопросам и методам [c.313]

Экстремальное изменение напряжений — нелинейное вязкоупругое явление, поэтому оно не предсказывается в рамках теорий линейной вязкоупругости. Заметим, что в процессах переработки полимеров напряжения экстремально возрастают в периоды, соответствующие заполнению формы при литье под давлением и при получении заготовки в периодических процессах формования с раздувом. Полагают поэтому, что эта особенность реологического поведения оказывает влияние на ход этих процессов. Более того, особенности вязкоупругого поведения полимеров, в частности их способность к релаксации напряжений и упругому восстановлению, играют важную роль в процессах переработки полимеров (особенно сильно они влияют на структурообразование и формуемость). Как было показано в гл. 3, остаточные напряжения и деформации, существующие в изделии после формования, в значительной степени определяют его конечные морфологию и свойства. [c.139]

Труднее объяснить часто наблюдаемые переходы между поведением I и II типов, вызванные изменениями температуры и приложенных напряжений. Наиболее вероятно, что такие переходы обусловлены многочисленными переменными параметрами, связанными с типом и морфологией оксида, механизмом ползучести и составом сплава. Например, можно ожидать, что толстые окалины, образующиеся при высоких температурах на стойких к окислению сплавах, особенно с высоким содержанием хрома или алюминия, будут повышать сопротивление ползучести на воздухе. Высказывались предположения, что изменение типа поведения с температурой отражает переход от высокотемпературного упрочнения, связанного с окалиной, к отрицательному воздействию адсорбции газов (особенно в вершинах трещин) при более низких температурах [23—27]. В то же время изменения температуры могут оказывать и косвенное влияние, изменяя преобладающий тип ползучести [1—6]. Это может быть причиной и переходов, вызванных изменением уровня проложенных напряжений [1—6]. Действительно, в состоянии очень высокого напряжения может отсутствовать стадия установившейся ползучести и тогда по существу мы наблюдаем влияние среды на режим ускоренной ползучести или на разрушение материала. В связи с этим следует заметить, что, к сожалению, большинство исследований коррозионной ползучести, а также и большинство технических испытаний на ползучесть [1—6] не сопровождаются непрерывной регистрацией деформации при определении времени до разрушения (длительной прочности). [c.41]

Аустенитные стали имеют, как правило, однофазную микроструктуру. Основными исключениями являются присутствие б-феррита (при наличии в достаточном количестве стабилизирующих его элементов, таких как хром, кремний или титан) и образование (в некоторых сталях) индуцированного деформацией мартенсита. Мартенсит может быть представлен или о, ц. к. а -фазой, или г. п. у. 8-фазой, или обеими фазами вместе в зависимости от стали. Согласно некоторым данным присутствие б-фазы повышает стойкость против КР [66, 91, 96], хотя этот вывод мог быть более однозначным, если бы одновременно были исследованы и стали без феррита [66, 91]. При испытаниях в водороде, где основным эффектом является уменьшение параметра относительного сужения, наличие 6-феррита влияет на морфологию разрушения растрескивание происходит по границам аустенита и б-фазы [97]. В сталях 3041 и 3095 такое изменение морфологии разрушения не сопровождалось дополнительным уменьшением относительного сужения по сравнению со сплавом без феррита [72, 97, 98]. Можно предположить, что б-феррит способен оказывать влияние на распространение трещины либо как менее растрескивающаяся фаза, либо как фаза, в которой затруднен процесс электрохимического заострения вершины трещины (этот процесс будет более подробно рассмотрен в дальнейшем) [60, 64]. Поскольку при испытаниях в водороде этот процесс не происходит, в этих условиях (потери вязкости) роль б-феррита должна быть другой. [c.75]

В общем случае выявить влияние исходной морфологии кристаллических образований на прочность резин возможно при условии, что разрушение образца не сопровождается изменением его морфологии. Этому условию отвечает разрушение при малых деформациях. Термином малые здесь, как и ранее (см. гл. П1), обозначаются деформации, при которых сохраняется исходная морфология образца, т. е. деформации, соответствующие на- [c.203]

Таким образом, влияние исходной морфологии и кристалличности на прочностные свойства проявляется только в условиях, когда структура материала при его деформировании перед разрушением не изменяется. Сравнивать прочностные свойства полимерных материалов, работающих в условиях малых деформаций, возможно лишь нри условии, что разрушение осуществляется при тех же деформациях. Поэтому определение прочности образцов полимеров в лабораторных условиях обычными стандартизованными методами (при больших деформациях) не дает правильного представления о поведении этих же полимеров в условиях эксплуатации. Для выбора материалов с оптимальными прочностными свойствами в условиях эксплуатации необходимо применять специальные методы, позволяющие производить разрушение при малых деформациях. Этому условию отвечают, в частности, методы, описанные выше (см. стр. 203) . [c.207]

Конфигурация и морфология макромолекул полимера, как будет более подробно рассмотрено в разделе 7.1, могут оказывать заметное влияние на механохимические процессы в твердом состоянии. От этих особенностей структуры зависят образование плоскостей раскалывания, форма образующихся частиц и скорость деструкции. Изучали это явление путем измельчения в вибромельнице полипептидов различного строения (глобулярных и линейных) [919] и целлюлозы 1713]. Установлена зависимость скорости разложения гелей" полихлоропрена при пластикации от исходной кристалличности каучука. Влияние кристалличности было обнаружено также в процессе переработки этого полимера. Более кристаллические (жесткие) полимеры деструктируют быстрее [1250], видимо, вследствие увеличения эффективной деформации аморфных сегментов "макромолекул. В твердом состоянии химическая природа полимера влияет также на удельную поверхность частиц при механическом диспергировании и температуру спекания, т. е. температуру, при которой резко изменяется площадь поверхности диспергированных частиц [9771. По данным [c.105]

Вязкость расплавов полимеров зависит главным образом от их молекулярной массы и ММР. Большое значение имеет предыстория образца, даже если условия его переработки не в состоянии вызвать разрыв макромолекул. Это важно, так как одни и те же образцы, смешанные или гранулированные в различных условиях, могут перерабатываться разными способами. Так, влияние предварительной переработки в условиях воздействия сдвиговых деформаций на свойства материала явно обнаружено при изучении полипропилена [811]. Образец, пропущенный через капиллярный реометр при различных условиях (скоростях сдвига, напряжениях, температуре и геометрических размерах капилляра), проявил различные вязкоупругие свойства, характеризуемые вязкостью, снижением напряжений сдвига, разбуханием экструдата и значением критической скорости сдвига при разрушении расплава). Установлено, что эти изменения свойств не зависят от молекулярной массы и ММР, однако впоследствии они могут повлиять на механохимические процессы. Для кристаллических полимеров различие в предыстории сдвигового воздействия приводит к изменению морфологии, что в свою очередь сказывается на изменении механических свойств материала. Сте-352 [c.352]

Количественная оценка всех этих эффектов в настояшее время затруднена в связи со сложностью описания морфологии кристаллов и молекулярной конформации, в частности кристаллов, вырашенных из расплавов в условиях деформирования. В обших чертах известно, что при увеличении деформации расплава морфология изменяется от сферолитной до деформированной сферолитной, затем до различных форм структур типа шиш-кебаб и, наконец, до фибриллярной. Однако данных еще недостаточно, чтобы обсуждать изменения в кинетике кристаллизации, вызванные изменением морфологии и макроконформации. Недавние работы по электронной микроскопии тонких деформированных пленок свидетельствуют о том, что эти фибриллы являются, по-видимому, дискретными вдоль оси, и это указывает на их возможную зернистую структуру (относительно этих идей для случая кристаллизации в ненапряженном состоянии см. разд. 6.1.7 и рис. 6.34-6-36). (Такие исследования проведены на яряис- , 4-поли-2-метилбутадиене [135], поликарбонате, изотактическом полиметилметакрилате и полистироле [206], а также на изотактическом полистироле [411].) В настоящее время эти эффекты недостаточно понятны и вносят неопределенность в представления о влиянии деформации на кристаллизацию. [c.320]

Рассмотрим конкретный практический пример ламинарного смешения. Жидкий компонент вводят в смеситель, содержащий расплав полимера в форме капель микроскопических размеров. Мы утверждаем, что то, что произойдет с каплями в потоке жидкости в начальной стадии смешения, не зависит от смешиваемости компонентов. Это объясняется тем, что при быстром растворении образуется тонкий (в лучшем случае) пограничный слой. Постепенно капли де формируются, подвергаясь воздействию локальных напряжений.. Поле напряжений неоднородно, поскольку компоненты смеси имеют различные реологические свойства (как вязкость, так и эластичность). Влияние поверхностного натяжения несущественно (соответственно несущественно и наличие или отсутствие четких границ раздела), Вязкие силы превышают поверхностное натяжение По мере деформации капель и увеличения площади поверхности раздела степень смешиваемости двух компонентов начинает играть все возрастающую роль. Для смешиваемых систем внутренняя диффузия способствует достижению смешения на молекулярном уровне, а в случае несме-шиваемых систем — вводимый компонент дробится на мелкие домены. Эти домены вследствие вязкого течения и под воздействием сил поверхностного натяжения достигают состояния, характеризуемого постоянной величиной деформации. Таким образом, для несме-шиваемых систем смешение начинается по механизму экстенсивного смешения и постепенно переходит в гомогенизацию. Морфология доменов, образующихся как в смесях, так и в сополимерах, является предметом интенсивных исследований [19]. [c.388]

В дополнение к упомянутым выше напряжениям в литьевых изделиях накапливаются упругие напряжения, вызванные ориентацией при течении расплава. Используя уравнение состояния расплава, с помош,ью выражения (14.1-9) при заданных значениях Т х, у, t) можно оценить величину ориентации в каждой точке отливки в конце процесса заполнения формы при Т решения этой задачи в первую очередь необходимо расчетным путем установить наличие фонтанного течения, поскольку именно такой характер течения приводит к образованию поверхностных слоев литьевого изделия. Далее следует подобрать уравнение состояния, соответствующее данному характеру течения и большим деформациям, и определить степень их влияния на кинетику кристаллизации и морфологию кристаллизующихся полимеров. В работе Кубата и Ригдала [44] предпринята косвенная попытка решения подобной задачи. Можно надеяться, что в ближайшее десятилетие будет достигнут существенный прогресс в этой области исследований. Конструкция пресс-формы и технологические параметры литья под давлением также являются факторами, влияющими на структурообразование в литьевых изделиях. [c.541]

Таким образом, как показывают результаты настоящей работы, размеры и морфология кристаллических структур оказывают существенное влияние на способность к деформациям и прочностные свойства изотактического полипропилепа. Это, в свою очередь, должно приводить к тому, что изменение макроструктуры полимера в процессе переработки позволит широко из- [c.385]

По-видимому, морфология полимера, закристаллизованного из расплава в результате линейного зародышеобразования, определяется радиальным ростом сферолитов, растущих из центров, которые располагаются вдоль прямой линии. Это — ламелярные кристаллы со сложенными цепями, растущие в направлении, перпендикулярном линии зародышей. Из образца, микрофотография которого показана на рис. 1, был удален парафин. Это позволило наблюдать межкристаллитные связи, образующиеся между ламелями, которые были описаны в работах [6—8]. Эти связи располагаются довольно плотно и должны оказывать определенное влияние на прочность образца при его деформации вдоль направления образования линии зародышей. Явление закручивания в сферолнтах полиэтилена при радиальном росте от линии зародышей наглядно видно из представленной микрофотографии. [c.124]

Еще Ле-Шателье исследовал влияния формы глинистых частиц, систематически изучая условия развития пластической деформации (обрабатываемости) в различных системах тонкотаблитчатых частиц, например в слюде или глауконите. Аттерберг позднее подтвердил пластичность сернокислого бария, углекислых бария и стронция или осадков фтористого кальция в зависимости от развития морфологии тончайших кристаллических частиц. Однако крайне тонкое размалывание каолина не увеличивает и не улучшает обрабатываемость, так как кристаллическая структура, которая играет столь существенную роль, в конце концов разрушается. Лепла и Кеппелер также рассматривали небольшую твердость и спайность глинистых частиц как существенный фактор обрабатываемости, что подчеркивал и Вильсон однако минералы, обладающие спайностью, но без таблитчатой структуры, например гипс, совсем не пластичны, [c.312]

Рассмотрим основные особенности фибриллярной структуры полимера, полученной в процессе холодной вытяжки. Структура такого рода представляет собой плотноупакованный агрегат фибриллярных элементов диаметром от нескольких единиц до десятков нанометров. Несмотря на их плотную упаковку, фибриллярные элементы имеют четко выраженные межфазные границы раздела, которые хорошо регистрируются электронно-микроскопически [46, 47] и с помощью рентгеноструктурного анализа [48]. Механические свойства ориентированного полимера во многом обусловлены существованием реальных физических границ раздела между фибриллами. По мнению Петер-лина, главное сопротивление деформации оказывают квазивяз-кие силы трения на высокоразвитых поверхностях сдвигающихся друг относительно друга фибрилл [49]. Не менее сильное влияние фибриллярная морфология оказывает и на прочностные свойства аморфных и кристаллических полимеров [50, 51]. В работе [46] обобщен обширный экспериментальный материал по изучению фибриллярной морфологии большого числа волокон на основе природных и синтетических полимеров, и показано, что практически любые ориентированные полимерные системы имеют фибриллярную структуру. Диаметр отдельных фибрилл в такой структуре изменяется от нескольких нанометров до десятков нанометров. [c.12]

Известно [121], что механические свойства полимеров при прочих равных условиях зависят от скорости деформации. Это было показано на примере полиизо-бутнлена п каучуков [122—125], эпоксидов [126] и полиэфиракрилатов [127]. Зависимость деформационно-прочностных свойств полимеров от скорости деформации обусловлена изменением числа, природы и соотношения связей внутри н между надмолекулярными структурами, участвующими в процессе дефор.мации и разрушения пространственной сетки. Перераспределение связей в системе в зависимости от скорости приложения нагрузки оказывает существенное влияние на морфологию и размер надмолекулярных структур и характер образуемой ими сетки. Исследованию структурных превращений в процессе деформации полимеров посвящено небольшое число работ, выполненных главным образом для линейных и кристаллизующихся полимеров. Так, при растяжении натурального каучука и СКБ-30 первоначальная ленточная структура разрушалась, причем из Л0ИТ вытягивались пачки-цепей [128]. После ориентации нолиметилметакрила-та удалось наблюдать волокнистую структуру [129], в то время как обычный полиметилметакрилат имеет доменную структуру [130]. Предполагают [131], что влияние скорости нагружения и скольжения на износ полиэтилена, политетрафторэтилена, поликапролактама и фенолоформальдегидов обусловлено изменением морфологии надмолекулярной структуры в контактном слое полимера. [c.155]

Учитывая влияние условий формования на овойства готовых полиамидных нитей, следует остановиться на образовании заметных утолщений— наплывов. Основной причиной образования наплывов являются гелики или флуктуации вязкости расплава полиамида, зависящие как от условий получения полимера, так и условий его гомогенизации на прядильных головках. Однако имеются и другие причины появления наплывов. Диттман с сотр. [47] очень подробно 1изучали морфологию и причины возникновения наплывов. Ими было установлено, что наплывы возникают вследствие резких изменений сопротивления деформации на отдельных участках невытянутой нити. Одной из возможных причин этого явления может являться процесс водообмена в нитях при намотке их на прядильных машинах, а также при размотке на крутильновытяжной машине. [c.145]

В некоторых случаях влияние деформации крыльев особенно сильно отразилось на их морфологии. Так, у вымерших Glosselyt-rodea большую роль в полете играла складка радиального сектора, что привело к радикальной перестройке всего крыла. В результате образовалось длинное, лишенное поперечных жилок мембранозное поле вдоль всего хода psr, а форма крыла приблизилась к симметричной (рис. 46, 5). Необычное расположение жилок в основании задних крыльев вымерших параплекоптер [54] возникло, по-видимому, также при участии складки радиального сектора (рис. 46, 6). [c.102]

Горизонтальные деформации проявляются в пределах отдельных форм русла (излучин, узлов разветвления) или сравнительно коротких участков реки, где эти формы развиваются сопряженно (серии излучин, системы сопряженных рукавов). Скорость горизонтальных деформаций колеблется от нескольких сантиметров до сотен метров в год, что обусловлено в первую очередь устойчивостью русла. Лишь в условиях ограниченного развития русловых деформаций скорость отступания берегов соизмерима, а иногда даже меньше, чем скорость врезания рек. Морфологический эффект горизонтальных деформаций здесь также сказывается в геологическом масштабе времени. Крайним видом их проявления являются беспойменные русла, ограниченные коренными бортами долины. При этом часто форма русла в плане предопределяется литологией, трещиноватостью, тектонической раздробленностью скальных горных пород, и она в этом случае выступает в качестве ведущего фактора русловых процессов. С другой стороны, вид горизонтальных деформаций и их отражение в морфологии русел разных типов зависит от непосредственного влияния на русловые процессы гидрологического режима реки, стока наносов, особенностей развития эрозионных и денудационных процессов на водосборе, геологического строения дна и берегов, морфологии долины. Поэтому развитие горизонтальных деформаций в конкретных природных условиях, отличающихся определенным сочетанием тех или иных природных факторов, сопровождается возникновением присущего им набора русловых форм разных порядков (Чалов, 1983), а также спецификой их развития на конкретных реках. Разнообразие естественных факторов русловых процессов, определяющих главные различия в развитии русел и русловых деформациях в разных условиях, проявляется в степени сложности иерархии русловых форм и условий переформирования каждой ее составляющей (рис. 3.3). Чем меньше устойчивость русла, больше сток наносов и сложнее гидрологический режим реки, тем возможнее развитие вложенных друг в друга русловых форм. [c.57]