Релаксационное упрочнение

В сравнении со скоростью О. с. при статич. деформациях, при многократных деформациях с постоянной частотой может наблюдаться как ускорение О. с. (в резинах из бутадиен-нитрильных каучуков), так и его замедление (в резинах из натурального каучука). В нек-рых резинах с увеличением частоты деформации проявляется релаксационное упрочнение, приводящее к уменьшению О. с. В области малых частот (до 100 колебаний в минуту) наибольшая скорость О. с. большинства резин наблюдается при частоте 10 колебаний в минуту. Резины, содержащие воскообразные вещества, слой к-рых на поверхности резины при многократных деформациях легко разрушается, значительно сильнее подвержены в этих условиях О. с., чем при статич. деформациях. [c.204]

Влияние частоты деформации. В соответствии с данными усталости в воздухе для резины из СКС-30 наблюдается уменьшение долговечности с ростом частоты деформации (рис. VI 1.1, кривая 4). Более сложна зависимость для резин на основе НК и СКН-40, у которых кривая Та = / (V) состоит из двух ниспадающих участков 2а, 26 и За, 36 (рис. VII.2), причем участки 26 и 36, расположенные в области частот больших, чем 10 циклов/мин, смещены относительно участков 2а и 5а в область больших долговечностей. Это, по-видимому, можно объяснить релаксационным упрочнением, т. е. при переходе от частоты 10 циклов/мин к 20 циклам/мин материал несколько упрочняется и дальнейшее уменьшение замедляется. В принципе можно ожидать наличия нескольких таких скачкообразных или непрерывных переходов, что, по-видимому, происходит у резины из наирита-Б (рис. VI 1.2, кривые 1а, 16). [c.170]

Для исследованных резин на основе НК, СКС-30, СКН-40 и наирита возрастание усталостной выносливости, по-видимому, связано, во-первых, с уменьшением времени воздействия озона как при максимальном напряжении в течение каждого цикла, так и за все время до разрушения. Во-вторых, можно предполагать, что при увеличении частоты нагружения возрастает релаксационное упрочнение, проявляющееся в замедлении роста озонных трещин. Подтверждением выдвинутого объяснения может служить инверсия зависимостей усталостной выносливости от частоты для резин на основе НК и СКС-30. При частотах нагружения ниже 50 циклов/мин, когда определяющим фактором является стойкость к воздействию агрессивной среды (озона), усталостная выносливость резины из НК несколько меньше, чем из СКС-30. [c.196]

Рис. 11.28. Ход релаксационного упрочнения для модели, представленной на рис. 11.27, б (а = = ЕЛЕ + з).

Существенно упрощая картину, можно с помощью этой модели получить ряд расчетных релаксационных кривых, качественно передающих ход релаксационного упрочнения (рис. П.28). Это означает, что э( ект упрочнения связан с прохождением некоторой доли деформации упругого последействия за время опыта. После повторного деформирования спад напряжения меньше, так как часть деформации упругого последействия уже исчерпана. [c.163]

Характерные релаксационные свойства металлов, их ползучесть, своеобразное влияние температуры на механизм пластичности и упрочнения лежат в основе процессов механической и термической обработки металлов, а также их эксплуатации в изделиях и деталях машин, [c.228]

Изучение процесса разрушения индивидуальных и комбинированных материалов методом киносъемки в поляризованном свете дало основание говорить о наличии второго фактора, ответственного за эффект упрочнения. Этот фактор может быть определен как эффект блокировки , т. е. поглош,ения кинетической энергии, освобождающейся при элементарном акте надрыва слоем связующего, в котором эта энергия рассеивается. Кинофильмы, запечатлевающие разрушение комбинированных пленок, снятые в поляризованном свете, свидетельствуют о наличии релаксационных процессов рассасывания перенапряжений в дефектных местах комбинированного материала. [c.303]

Следует полагать, что пограничный адсорбированный слой полимера влияет на изменение структуры объемного полимера, что приводит к его упрочнению и изменению релаксационных свойств. [c.352]

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]

Первой причиной появления трещин серебра является наличие структурных микродефектов и, по-видимому, вынужденная эластическая деформация микроструктурных элементов полимера в этих ослабленных дефектных местах. Из-за вынужденной эластической деформации материала трещины размер трещин серебра может быть сравнительно большим (0,5 мкм). Замедление роста трещин серебра объясняется релаксационными процессами и уменьшением перенапряжений в микродефектах. В результате релаксационных процессов скорость роста трещин серебра примерно постоянная. Было показано, что трещины серебра имеют иное строение, чем обычные трещины. Они представляют собой клиновидные области расслоившегося и сильно деформированного полимера, подвергшегося холодной вытяжке и упрочнению. Края трещин серебра скреплены ориентированными молекулярными тяжами . Считают, что образование тяжей связано с пачечным или фибриллярным строением полимеров [26]. [c.118]

По данным [7.129], полярные бутадиен-нитрильные эластомеры ири низких температурах — от —100 до —160 С, т. е. в области квазихрупкого разрушения (Тс = —20-7-40°С),— ведут себя аналогично полимерным стеклам в неориентированном состоянии и полимерными пленками ориентированном состоянии (степень вытяжки а = 8). Так, для эластомера СКН-40 в неориентированном состоянии у=1,1-10 мм , что очень близко к у=1,08-10 мм для ПММА в квазихрупком состоянии, В ориентированном состоянии у меньше в 4—5 раз, что свидетельствует об упрочнении, происходящем при ориентации. Энергия активации процесса разрушения не зависит от степени ориентации и равна 134 кДж/моль, что совпадает с данными для ПММА в квазихрупком состоянии. Таким образом, бутадиен-нитрильные эластомеры являются уникальными в том смысле, что их долговечность исследована в столь широком диапазоне температур (от —100 до +200 °С) и что были прослежены релаксационные механизмы в них от термофлуктуационных механизмов при низких температурах до релаксационных механизмов при высоких температурах (см. табл, 7,1). [c.239]

Механизм упрочнения искусственных целлюлозных волокон детально рассмотрен нами во многих работах [1, 2], в которых показано, что условием повышения прочности волокна в процессе его формования служит ориентация ценей при растяжении набухшего гидратцеллюлозного волокна в условиях, допускающих течение материала. Высокие вытяжки набухших гидратцеллюлозных волокон неизбежно должны сопровождаться выпрямлением целлюлозных цепей, что в свою очередь должно весьма своеобразно отразиться на релаксационных процессах. [c.269]

В настоящей работе были предприняты попытки изучения особенностей релаксационных процессов и механического стеклования гидратцеллюлозных волокон в реальных условиях их упрочнения на различных механических схемах. Поскольку такие схемы осуществляются на прядильных машинах соответствующего типа в течение определенных отрезков времени, иногда значительно отличающихся между собой, задача сводилась к исследованию [c.270]

Изложенный общий подход к образованию шейки как к релаксационному переходу с сильно выраженной зависимостью его интенсивности от напряжения явился основой количественного рассмотрения этого эффекта i как явления, описываемого некоторой системой уравнений. Общей основой описания служит анализ взаимодействия процессов превращения, ориентации и переноса со специфичной, особенно для кристаллических полимеров, неоднородностью деформирования. Таким образом, переход полимерного материала в шейку представляет собой релаксационное явление, зависящее от температуры и скорости воздействия и обусловленное размягчением полимера под действием приложенных напряжений и его упрочнением вследствие ориентации. Указанный переход происходит путем разрушения (частичного или полного) исходной структуры материала и связан с достижением эффективных условий. В крайних случаях этот процесс носит характер фазового перехода типа рекристаллизации или осуществляется путем структурной перестройки крупных элементов надмолекулярного порядка. Этот переход развивается неоднородно по объему материала и может осложняться побочными явлениями, например интенсивными тепловыделениями, что приводит к специфическому проявлению механизма в форме автоколебательного режима растяжения. [c.194]

Изучение процесса разрушения индивидуальных и комбинированных материалов методом киносъемки в поляризованном свете показало, что в эффекте упрочнения повинно также поглощение слоем связующего кинетической энергии, освобождающейся при элементарном акте надрыва [1, 27]. Кинофильмы разрушения комбинированных нленок, снятые в поляризованном свете, свидетельствуют о наличии релаксационных процессов рассасывания перенапряжений в дефектных местах комбинированного пленочного материала. [c.219]

В ряде случаев прямолинейность зависимости lgт—а нарушается вследствие разных причин [36, 40]. Загибы в области больших значений долговечности могут объясняться структурной нестабильностью полимера, приводящей к его ориентации и упрочнению н имеющей релаксационный характер [18, 36]. Как будет показано ниже, в клеевых соединениях это также объясняется различной интенсивностью процессов релаксации и разрушения. [c.65]

Таким образом, сходство процессов разрушения в воздухе и в присутствии агрессивной среды проявляется и в динамических условиях. Ориентационное упрочнение при этом осложняется релаксационными процессами, в результате чего может быть три типа зависимостей. [c.170]

Остановимся на некоторых явлениях, связанных с протеканием релаксационных процессов. Одно из таких явлений заключается в релаксационном упрочнении, продемонстрированном Ю. С. Лазуркиным в ряде простых, но эффектных экспериментов. Если нарушить обычный ход релаксации напряжения, протекающей в условиях е onst, и растянуть в какой-то момент времени образец до возникновения в нем напряжений, равных первоначальным, последующая релаксация пройдет медленней. Повторная кривая релаксации напряжения расположится выше первой (рис. II.25). Это и есть проявление релаксационного упрочнения. [c.161]

Можно изменить опыты, подтверждающие релаксационное упрочнение. Например, после некоторых промежутков времени интересно наблюдать за ходом релаксационных кривых после дотяжки образца до первоначального напряжения. Тогда можно убедиться в том, что [c.161]

Размеры рассмотренных участков реологической кривой могут быть самыми различными в зависимости от природы системы и условий, при которых проводят испытания механических свойств (например, температуры). В коагуляционных структурах систем с твердой дисперсной фазой предел упругости растет с увеличением концентрации частиц и межчастичного взаимодействия. В этом же наиравлении уменьшается область текучести. Для материалов, имеющих кристаллизационную структуру, например для керамики и бетонов, характерны большая (по напряжениям) гуковская область деформаций и практическое отсутствие области текучести — раньше наступает разрушение материала (хрупкость). Поэтому им не свойственны ни ползучесть, ни тиксотропия. Для полимеров с конденсационной структурой наиболее типичны релаксационные явления, включая проявление эластичности, пластичности и текучести. Доля Гуковской упругости в них возрастает с ростом содержания кристаллической фазы. Наличие области текучести у полимеров объясняют разрушением первоначальной структуры и возникновением определенного ориентирования макромолекул, надмолекулярных образований и кристаллитов. По окончании такой переориентации наблюдается некоторое упрочнение материала, а затем с ростом напряжения материал разруилается. В какой-то степени промежуточными реологическими свойствами между свойствами керамики и полимеров обладают металлы и сплавы. У них меньше области гуковской упругости (по напряжениям), чем [c.380]

Выявлены параметры,- позволяющие оценивать релаксационную стойкость жаропрочных сталей и, сплавов после объемного и поверхностного упрочнения и их механическое состояние после механо-термического нагружения. [c.221]

Установлено, что эксгиуатационные свойс сю деталей из жаропрочных сталей и сплавов зависят не только от исходных (до испытаний) физико-механических свойств деформированного металла, но и от степени их устойчивости в условиях температурно-силового нагружения. В зависимости от технологических методов и режимов обработки, физико-механических свойств металла и интенсивности релаксационных процессов долговечность деталей разделяется на три температурно-ресурсные зоны, В первой зоне сохраняется достаточно высокая степень устойчивости деформированной структуры металла, его физико-механических свойств и остаточных поверхностных напряжений, что предопределяет возможность эффективного использования здесь методов упрочняющей технологии. Во второй зоне вследствие наибольшей релаксационной стойкости дефортционного упрочнения и интенсивного снижения остаточных макронапряжений, максимальной прочностью обладают образцы, упрочненные с малыми степенями деформации. В третьей зоне, в связи с полной релаксацией остаточных технологических макронапряжений и интенсив-ным разупрочнением деформированного металла, максимальную долговечность имеют образцы, металл которых не претерпевал пластической деформации. [c.222]

О влиянии релаксационных явлений на прочность кристаллизующихся эластомеров свидетельствует немонотонная зависимость прочности от скоростн растяжения (рис. 5.43). На участке А происходит криста 1лизация полимера (образование фибриллярной структуры), при этом повышается степень ориентации молекул и в кристаллической части, и в аморфной. Трещины илн надрывы зарождаются в аморфной области и.ли иа границе кристалл — аморфная часть, и прочность определяется прочностью аморфных участков Поскольку при кристаллизации повышается степень их ориентации, а следовательно, и прочность, то можно считать, что кристаллизация приводит к упрочнению. В процессе деформирования на участке В макромолекулы не успевают принять необходимую для кристаллизации конформацию и кристаллизация замедляется, а на участке полимер не кристаллизуется и прочность определяется степенью ориентации макромолекул. [c.335]

При малых деформациях спектр времен релаксации вулканизата с сажей, обладающей однородной поверхностью, сдвигается в область больших времен, а для актданой сажи с неоднородной поверхностью — резко падает в этой области. При больших деформациях (более 50%) спектр вулканизатов с активными сажами см.ещается в область больших времен релаксации тем больше, чем больше упрочняющее действие сажи. При деформациях более 50% увеличение высоты релаксационного спектра и смещение его в область больших времен при использовании активной сажи обусловлено возникновением упрочненных структур и наличием прочных связей полимер — наполнитель. Повышение температуры ускоряет релаксационные процессы и приводит ос разрушению слабых связей, вследствие чего уменьшается высота релаксационного спектра. Молекулярная теория, позволяющая описать релаксационные свойства наполненных эластомеров, была развита Сато Йосиясу [255]. На основе статистической теории высокоэластичности им выведены формулы для расчета релаксации напряжений, модуля- упругости и механических потерь наполненных полимеров. [c.138]

Существенным следствием изложенного является то, что процесс взаимной ориентации асимметричных молекул приводит к различию сил взаимодействия вдоль общего направления цепей и поперечно к нему. Это значит, что появляется анизотропия вязких свойств, хорошо известная для этого случая экспериментально . Попытки использования этого свойства для получения особо прочных (в продольном направлении) искусственных волокон широко известны (так называемые ориентированные волокна ). Однако, как следует из развитых представлений, такая ориентация может иметь различное происхождение. Преимущественная ориентация цепей может получиться вследствие процесса релаксации и вследствие процесса вязкого течения. Оба процесса протекают с различными скоростями. Поэтому при эриентации, создаваемой непродолжительной деформацией, как это обычно целается, заметно развивается только релаксационный процесс и достигнутое упрочнение после снятия нагрузки постепенно исчезает вместе с ориентацией (напомним известное явление усадки искусственного шелка). [c.217]

Методическая часть экспериментальной работы сводилась к определению деформаций (вытяжек) и релаксационной способности набухшей гидратцеллюлозной нити в процессе ее движения по той или иной схеме упрочнения. Проведение экспериментальных работ в методическом отношении предстаВ ляло большие трудности, так как все измерения должны быть сделаны на непрерывно движущейся нити без заметного изменения ее кинематического режима. Этим, по-видимому, объясняется почти полное отсутствие работ, относящихся к данному вопросу, а те немногие работы [5, 6] (преследовавшие, правда, другие цели), которые нам известны, проводились весьма примитивными методами, основанными на нарушении кинематической схемы и последующих весьма приблизительных расчетах заданной деформации. При этом исходили из неправильного предположения о прямой зависимости между тониной сухой нити и величиной ее вытяжки. [c.271]

Рассмотренные два крайних случая механических схем упрочнения гидратцеллюлозных волокон указывают на возможность применения для данных целей промежуточных схем. Оба типа указанных механических схем нахдли применение в промышленности. К одному из них, например, относится цен-трифугальный метод прядения волокна с упрочнением, к другому — бо-бинный, а также метод непрерывного прядения и отделки гидратцеллюлозных волокон. В последнее время имеются попытки найти промежуточные схемы посредством конструктивного изменения некоторых деталей машины. Сущность этих попыток сводится к тому, что волокну предоставляется возможность непосредственно после завершения вытяжки использовать некоторую величину быстрой релаксационной усадки при дальнейшем его двиншнии по я есткой схеме. [c.274]

В процессе развития ползучести кристаллизующегося полимера при действии постоянного растягивающего напряжения релаксационный характер кристаллизации проявляется в увеличении удлинения образца при увеличении растягивающего усилия, причем вначале наблюдается возрастание скорости ползучести, а затем она замедляется за счет ориентации и кристаллизации полимера, приводящих к его упрочнению. Следовательно, увеличение степени кристаллизации приводит к замедлению ползучести. Аналогичное явление наблюдается и в кристаллических полимерах. Например, при нагружении полиамидного волокна скорость ползучести его вначале возрастает, затем замедляется и вообще перестает меняться. Это объясняется образованием кристаллитов, ориентированных по направлению действия силы и упрочняющих таким образо1М материал. Увеличение степени кристалличности препятствует перестройке кристаллитов и ползучесть полимера снижается. [c.124]

Последовательное рассмотрение явления образования шейки как релаксационного перехода проведено в работах Ю. С. Лазур-кина 1 127. Позднее близкие или аналогичные объяснения предлагались в ряде работ (например Основная идея этой теории сводится к совместному рассмотрению двух явлений, происходящих при растяжении — ориентационному упрочнению при больших деформациях и размягчению из-за экспоненциального уменьшения времени релаксации под влиянием приложенных напряжений. Ориентационное упрочнение состоит в ориентации различных форм структурных образований при растяжении, что приводит к повышению жесткости и прочности материала. Этот процесс может осуществляться не только путем чисто геометрического поворота структурных элементов. Не исключена также возможность частичного или полного разрушения тех или иных связей или элементов структуры, препятствующих ориентации. Поэтому теория ориентационного упрочнения не исключает возможности фазового перехода в кристаллических полимерах, осуществляемого па молекулярном или надмолекулярном уровнях. Условию формирования стабильной шейки согласно рассматриваемой концепции отвечает равновесие процессов ориентационного упрочнения и вынужденноэластических деформаций, развивающихся вследствие повышения подвижности структурных элементов при уменьшении времени релаксации. [c.192]

Детальному исследованию процессов высокотемпературной вытяжки и кристаллизации волокон из поли-ж-фениленизофталамида, поли-4,4 -дифениленоксид-терефталамида и сополиамидов посвящены работы [102, 103]. Отмечен общий бимодальный характер зависимости прочности волокон от температуры термической вытяжки. Это означает, что на кривой зависимости прочности волокон от температуры вытягивания имеется два максимума прочности. Для волокон из поли-ж-фениленизофталамида в первой зоне вытяжки (220—260 °С) наблюдается заметное упрочнение волокна, сопровождающееся возрастанием максимальной кратности вытяжки. Поскольку данный температурный интервал лежит ниже температуры размягчения полимера, можно предположить, что вытягивание в первой зоне происходит в области вынужденной высокоэластичности полимера. Вытягивание во второй зоне (260—300 °С), несмотря на увеличение максимальной кратности вытягивания, приводит к уменьшению прочности и увеличению разрывного удлинения. В этой зоне вытягивание происходит в режиме истинной высокоэластичности и сопровождается интенсивными релаксационными процессами, приводящими к дезориентации макромолекул в аморфных областях и к снижению прочности. В третьей зоне (300—360 °С) происходит упрочнение волокна при снижении кратности вытяжки. В этой области, по-видимому, ориентация сопровождается интенсивной кристаллизацией полимера. При этом релаксационные процессы играют заметную роль, так как прочность увеличивается незначительно. В четвертой зоне, при температурах выше 360 °С, наблюдаются процессы необратимой деформации вязкого течения в термической деструкции, вследствие чего физико-механические свойства волокна ухудшаются. В результате двухстадийной термовытяжки при 260 и 360 °С удалось затормозить релаксационные процессы и получить волокна из поли-ж-фениленизофталамида с удовлетворительной прочностью около 50 гс/текс. [c.185]

На рис. И1.49 изображена зависимость прочности и удлинения волокон из поли-п-фенилентерефталамида, полученных формованием из изо- и анизотропных растворов, от температуры термической вытяжки, производимой до максимальной кратности (в 1,2 раза). В данном случае, как и на примере поли-ж-фенилеиизофталамида [102], можно отметить четыре температурные области, характеризующие различную степень ориентации и упрочнения волокна. В первой области до температуры термообработки 350—400 °С нити упрочняются в 1,2—1,3 раза, по-видимому, в результате реализации высокоэластической деформации аморфных областей полимера. Во второй области (от 350—400 до 450— 500 °С) разрывные прочности волокон заметно снижаются. Эта температурная область соответствует, по-видимому, области расстекловывания поли-п-фенилентерефталамида (температура стеклования этого полимера 345 °С) [106]. Рас-стекловывание полимера сопровождается релаксационными процессами и частичной дезориентацией макромолекул, сопровождающейся снижением прочности волокон. Третья область температур (от 450—500 до 550 °С) характеризуется резким возрастанием прочности вследствие эффективной ориентации и интенсивной кристаллизации полимера, о чем свидетельствуют рентгенограммы волокон. При термообработке волокон выше 550 °С прочность уменьшается вследствие термоокислительноп деструкции полимера. [c.186]

Таким образом-, основное различие ориентационного упрочнения волокон из поли-ж-фениленизофталамида и поли-п-фенилентерефталамида наблюдается в температурной области кристаллизации, в которой прочность последних возрастает значительно больше. Вероятно, вследствие более высокой жесткости макромолекулярных цепей релаксационные процессы в поли.мере с пара-замещением менее резко выражены. Кроме того, высокоупорядоченная структура этого полимера должна способствовать более полной кристаллизации. [c.186]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология