Образование серебра растяжении

Явление образования трещины серебра под действием напряжения растяжения наблюдалось во многих стеклообразных полимерах и в некоторых кристаллических полимерах. По внешнему виду трещины серебра в полимерах (рис. 9.8, а) подобны давно известным очень тонким трещинам, образующимся на поверхностях таких неорганических материалов, как керамика. Однако в отличие от обычных трещин материал в поперечном направлении трещины серебра является непрерывным (рис. 9.8, б, 9.9—9.11). Следовательно, области, содержащие трещины серебра, способны нести нагрузку в отличие от областей с обычными трещинами. Явлению образования трещин серебра в последние 30 лет уделялось все большее внимание. В 1973 г. появились два исчерпывающих обзора [76, 77] по этому вопросу. Литература, приведенная в данной монографии и включающая работы, посвященные явлению образования трещин серебра [78—178], в основном является дальнейшим развитием этих обзоров. [c.362]

Исследование образования трещин серебра при длительных испытаниях на растяжение [c.368]

Напряжение образования трещины серебра увеличивается с ростом степени ориентации материала, когда ось растяжения параллельна направлению вытяжки, и уменьшается с ростом степени ориентации, когда эта ось перпендикулярна к направлению вытяжки. [c.370]

Обычно молекулярные критерии учитывают молекулярную массу, запутанность цепей и локальную подвижность цепных сегментов при заданной температуре и окружающей химической среде [11, 15, 50, 79, 146, 165—167, 173]. О влиянии химической среды будет сказано в разд. 9.2.4. Рассматриваемые в данном разделе исследования были выполнены большей частью в стандартных атмосферных условиях. Раш и Бек [95] объясняют начало роста трещины серебра ослаблением материала вследствие локальных деформаций. Они предполагают существование критической деформации образования такой трещины, которая зависит от величины постоянного свободного объема, первоначально распределенного в массе материала. Вследствие вынужденной деформации растяжения образуется дополнительный свободный объем в полимере, благодаря чему [c.374]

Это сходство подтверждается также образованием продольных треш,ин при экспозиции в озоне резин из НК и наирита, растянутых до 500—600% (рис. 156). Ориентация и кристаллизация при растяжении приводит, как известно, к упрочнению резин, прорастание трещин перпендикулярно направлению ориентации затрудняется, а образование трещин путем роста параллельных сколов облегчается. Аналогичное явление—образование продольных трещин серебра наблюдалось при вынужденно-эластической деформации ряда волокон и пластиков в условиях их кристаллизации и ориентации пачек- . [c.283]

Упрочняющее влияние ориентации молекул хорошо известно для волокон (что используется в технике), пластиков (например, для полиэтилена ) и резин ( каландровый эффект). Значительная часть молекул полимера при растяжении располагается вдоль направления действующей силы, образуя волокнистую структуру При этом прочность резин и пластиков, а также сопротивляемость растрескиванию в отсутствие и в присутствии активной среды в направлении растяжения растет, а в перпендикулярном направлении падает. Разница в прочности ориентированных и неориентированных образований проявляется на жестких полимерах в развитии трещин серебра , при этом в первую очередь разрывается менее ориентированный материал, а ориентированный остается [c.96]

Наличие межфазной поверхности раздела и действующих на ней адгезионных сил может оказать влияние на свойства компонентов адгезионного соединения. Имеющиеся экспериментальные данные подтверждают это положение и свидетельствуют о его универсальности в адгезионных соединениях на основе не только полимеров, но самых различных материалов компоненты могут проявлять необычные свойства. Иллюстрацией необычного поведения компонентов в комбинированных материалах может служить щироко известный эксперимент Пихлера с композицией сталь—серебро, который неоднократно описывался различными авторами [1—3]. Суть эксперимента заключается в следующем. Цилиндрические образцы из серебра, армированные продольно ориентированными стальными проволочками, испытывали на растяжение. Оказалось, что система проявляет в два раза более высокую способность к деформации, чем следовало ожидать, исходя из свойств компонентов. Свободные стальные проволочки при растяжении обычно деформировались с образованием шейки. Вся дальнейшая деформация затем происходила в основном в шейке, что и приводило к быстрому разрушению. В композиции образованию шейки препятствует матрица, связанная с проволочками адгезионными силами, и проволочки вплоть до разрыва деформируются без шейки. Вследствие этого проволочки нагружаются более равномерно, их несущая способность увеличивается. [c.120]

Все виды серебра можно подразделить на две группы — ориентированное и неориентированное, в зависимости от растягивающих напряжений (направленных и хаотически действующих). При одноосном растяжении всегда образуется ориентированное серебро , при двухосном — неориентированное серебро , В условиях искусственного и естественного старения, испарения низкомолекулярных веществ, действия органических растворителей и некоторые другие факторы приводят к образованию неориентированного серебра . [c.182]

Даже при таких малых деформациях кажущийся модуль Юнга зависит от скорости деформирования. Это указывает, что Е неоднозначно определяется энергией упругого деформирования угловых связей в цепях, длиной связей и межмолеку-лярными расстояниями, но, кроме этого, характеризуется чувствительностью ко времени смещений атомов и небольших атомных групп. В следующей области деформации (1—5%) напряжение и деформация уже не пропорциональны друг другу. Здесь происходят структурные и конформационные перестройки, которые обратимы механически, но не термодинамически. В этом случае говорят о неупругом (вязкоупругом в узком смысле), или параупругом, поведении. За пределом вынужденной эластичности начинается сильная переориентация цепей и ламеллярных кристаллов, а сам процесс обычно носит название пластическое деформирование . Под чисто пластическим деформированием можно понимать переход от одного равновесного состояния к другому без внутренних напряжений. Последнее особенно важно в связи с тем, что следующая после предела вынужденной эластичности деформация связана главным образом с механически обратимыми неупругими конфор-мационными изменениями молекул, а не с их перемещением друг за другом. До тех пор пока не достигнуто состояние равновесия с помощью соответствующей термообработки, сильно вытянутые образцы могут в значительной степени возвращаться в исходное состояние после снятия напряжения. Исходя из содержания настоящей книги, основное внимание следует уделять не процессам, вызывающим или сопровождающим молекулярную переориентацию (которая в основном понимается как эффект упрочнения), а процессам повреждения, т. е. разрыва цепи, образования пустот и течения. Последние процессы постепенно нарастают в области деформаций сразу же за пределом вынужденной эластичности вплоть до окончательного разрушения. К числу процессов, вызывающих повреждения, следует также отнести явление вынужденной эластичности при растяжении или образование трещины серебра в стеклообразных полимерах, которые будут рассмотрены в гл. 9. [c.38]

Образование трещины серебра под действием напряжения растяжения представляет собой механическое разъединение полимерных цепей или групп цепей. В материалах, ориентированных вдоль направления растяжения, не образуются грещины серебра [c.365]

Трещины серебра напоминают пеиу с открытыми ячейками, диаметр полостей и участков полимера которой в среднем равен 20 нм. При дальнейшем растяжении продолжается процесс образования трещин серебра. Уменьшение модуля упругости и предела вынужденной эластичности с увеличением деформации объясняется уменьшением плотности, вызванного этой деформацией, и последующего увеличения коэффициента концентрации напряжения на микроскопических элементах полимера, содержащего трещины серебра. Высокие скорости восстановления материала с трещинами серебра после ползучести определяются в основном его поверхностным натяжением и большой внутренней удельной площадью поверхности таких трещин [c.365]

Если применить любой из упомянутых выще критериев к началу роста трещины серебра в пластине с острым надрезом под действием растяжения, то в обоих случаях следует ожидать мгновенного образования такой трещины, поскольку как oi— T2I, так и е имеет особенность на бесконечно острой вершине трещины (см. (9.1) — (9.3)). Подобные оценки противоречили бы экспериментальным результатам. Маршалл и др. [102], а также Нарисава и др. [127] установили, что это связано с начальным коэффициентом интенсивности напряжений Ко, который управляет процессом начала роста трещины серебра на вершине надреза. В случае ПММА и ПК, погруженных в метанол или керосин, существуют критические значения Кт, ниже которых не происходит возникновения трещины серебра и ее роста. Этот факт можно понять с учетом дискретных размеров сегментов цепи и пустот, которые будут формироваться в процессе образования трещины, е учетом того, что плотность накопленной энергии упругой деформации ограничена (рис. 9.3), а также с учетом того, что пластические деформации исключают особенности напряжения. Маршалл и др. [102] на основании своих данных приходят к выводу, что образование трещины серебра происходит в случае, когда в материале у вершины надреза достигаются условия критической деформации или происходит раскрытие трещины. [c.373]

Вначале одним из авторов с сотрудниками в Институте резиновой промышленности (Москва) был исследован механизм разрущения высокоэластических материалов, причем ири медленных разрушениях резин обнаружен своеобра.чный волокнистый тип разрыва, связанный с образованием и обрывом местных высоко-ориентированных участков (тяжей). Затем Кувшпнским с сотрудниками в Институте высокомолекулярных соединений АН СССР (Ленинград) были обнаружены особенности строения трещин серебра у пластмасс и показано, что в отлнчие от обычных трещин их створки скреплены тяжами—участками высокоориентированного полимерного материала. Следовательно, образование тяжей наблюдается как в аморфном твердом, так и в высокоэластическом состоянии полимеров. Лишь при низких температурах и больших скоростях растяжения указанный специфически механизм не успевает проявиться, и полимеры разрушаются путем развития обычных трещин. В отличие от других полимерных материалов полимерные волокна у же в исходном состоянии содержат высокоориентированную структуру в виде фибрилл и поэтому имеют наиболее высокую прочность. [c.90]

В соответствии с общими представлениями об избирательности рассматриваемых эффектов по отношению к и о н-ным кристаллам наиболее активными должны быть родственные полярные среды — расплавы солей, а также растворы электролитов. Действительно, характерными примерами могут служить данные, полученные из опытов с поваренной солью и хлористым серебром [21]. При растяжении в обычных условиях — на воздухе монокристаллы Na l при комнатной температуре хрупко разрушаются по плоскостям спайности, а при 300—350° С становятся весьма пластичными и разрываются после значительной деформации с образованием шейки, т. е. имеет место температурный переход от хрупкости к пластичности. Проведенные опыты показали, что в присутствии [c.166]

При быстром растяжении, когда микротрещнны не успевают прорасти (в силу релаксационных процессов их рост может даже приостанавливаться), полимер достигает предела вынужденной высокоэластичности Ов и деформируется с образованием шейки, в которую постепенно переходит весь образец, переходя в ориентированное состояние, которому отвечает более Высокая прочность (Оор на рис. 7.1). При малых скоростях деформации и соответственно нагрузках, значительно меньших, чем Ов, процесс развития трещин опережает процесс ориентации, и полимер растрескивается, покрываясь трещинами серебра . При этом процесс Ориентации реализуется, но не во всем объеме полимера, а в местах концентрации напряжений, которые достигают Это происходит легко, так как в области, примыкающей к температуре стеклования, Ов имеет низкие значения и стремится к нулю при Т— Тс- [c.211]

Процессы зарождения и развития крейзов, их структура и влияние на прочность полимеров исследованы во многих работах [4.44-—4.47, 7.39—7.44]. Камбур [7.43] показал, что трещина начинает расти в том месте полимера, где происходит в малом объеме формирование материала, деформация которого происходит микронеоднородно и приводит к образова-нию большого числа малых сфероидальных пустот. Исследовалась также поверхность разрушения ПММА. Свежеобразоваи-ные поверхности многих полимерных стекол окрашены. Измерялся коэффициент преломления света поверхностным слоем полимера на поверхности разрушения и было установлено, что поверхностный слой имеет ту же структуру, что и материал внутри крейза (на поверхностях остаются образованные тяжи). Толщина поверхностного слоя в местах, где скорость роста трещины серебра близка к нулю (перед остановкой роста трещины), для ПММА оказалась равной 0,68 мкм. При медленном росте трещины очень велика затрата упругой энергии на пластическую (вынужденную высокоэластическую) деформацию. Поскольку механизм образования трещин серебра неизвестен [7.43], можно только предполагать, что работа пластической деформации, затрачиваемая на их образование, равна работе вынужденной высокоэластической деформации такого же объема материала. Материал в трещине серебра подвергается растяжению на 60%, что должно приводить к затратам на пластическую деформацию поверхностного слоя ПММА, равным (1,77—2,67)-10 2 Дж/см , в то время, как свободная поверхностная энергия равна всего около 4-10- Дж/см2. [c.212]

Вторую группу материалов составляют платина и платиновые металлы, серебро, а также никель и железо (если их поверхность не покрыта фазовыми окислами). Для них восстановление кислорода идет либо прямо до воды, либо тоже через образование Н2О2, но по параллельным реакциям перекись водорода химически (и электрохимически) разлагается. Преобладание того или иного механизма прямо связывают с разным сродством материалов к О2 и Н2О2. Для первой группы этого сродства недостаточно для растяжения и разрыва связей О—О. Показательно, что при потенциалах восстановления кислорода адсорбированных атомов кислорода практически нет на ртути, золоте, углеродных материалах, для платины и платиновых металлов степень закрытия поверхности в тех же условиях составляет 0,1—0,7 [82]. [c.63]

В соответствии с этим при разрыве материала в высокоэластическом состоянии при малых деформациях (в отсутствие молекулярной ориентации) роль неоднородностей по сравнению с хрупким разрывом уменьшается, но еще заметна. Если учесть, что наиболее опасны трещины, расположенные перпендикулярно оси растяжения, и что при развитии больших деформаций в процессе ориентации полимера происходит ориентация и трещин [5—7], то хара1Ктерной особенностью полимеров в вынужденно-эластическом и высокоэластическом состояниях является образование тяжей из ориентированного материала между стенками трещин (про-я<вляющееся в появлении трещин серебра в пластиках, шероховатой поверхности на плоскости разрыва резин), видимых под микроскопом при растрескивании резин, что приводит к резкому уменьшению отрицательного влияния таких трещин на прочность [8]. [c.42]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология