28 Дефекты реальных композиционных материалов: дефекты в кристаллах (точечные, одномерные и двумерные).

Дефекты бывают:

1.точечные (нульмерные)

- энергетические (фантомные) – временные искажения регулярности решетки кристалла вызванные тепловым движением или воздействием различных радиаций (светового, ренгенного и др излучений)

- электронные – относят избыток или недостаток электронов или дырок и разные дефекты, состоящие из электронов и дырок связанных кулоновскими силами

- атомные – бывают 3х видов: проявляются в виде вакантных узлов (дефекты Шоттки), в виде междоузельных (дефекты Френкеля), в виде внедрения в решетку чужеродного атома или иона (примеси)

2.одномерные (линейные)- дислокация геометрическое разрушение строения кристалла, возникшее в процессе роста кристалла или его последующей деформации. Постоянными случаями дислокации являются: краевая и винтовая. Краевая возникает тогда, когда один из атомных плоскостей обрывается в нутрии кристалла. Винтовая дислокация возникает тогда, когда атомные плоскости так смещаются, что одна переходит в другую образуя винтовую поверхность. Область наибольшего искажения называется ядром дислокации. Любая конкретная дислокация может быть представлена как сочетание этих двух.

3.двумерные (плоскостные деформации) – откос границ между зернами кристалла, ряды линейных дислокаций, сама поверхность может рассматриваться как двумерный дефект.

29 Теория Гриффитса разрушения твердых тел.

Гриффитс показал что разница между теоретической и действительной прочностью твердых тел является следствие наличия в них микротрещин вызванных в них концентрации напряжения, если она такова что достигает теоретической прочности у вершины наиболее опасной трещины. По происходящим катастрофически со скоростью равной скорости звука идет развитие трещины и образец разрушается. Предположим, что средняя прочность в этот момент соответствует критическому напряжению, коэффициент концентрации в вершине микротрещин определяется, как отношение напряжения перенапряжение у её вершины к среднему напряжению. Этот коэффициент не является константой материала а зависит от формы, размеров и ориентации микротрещин по отношению к направлению растяжения. Разные образцы имеют разные по размерам микротрещины.

Гриффитсом была получена формула для определения критического напряжения:

- свободная поверхностная энергия

− модуль Юнга

- глубина начальной краевой микротрещены

При обосновании формулы для расчета критического напряжения Гриффитс указал на 2 условия:

1) рост трещины должен быть энергетически выгодным процессом, т.е. уменьшение упругой энергии в образце за счет нагрузки материала во круг растущей трещины должен быть равен или больше увеличения поверхностной энергии.

2) должен работать молекулярный механизм с помощью которого осуществляется преобразование энергии т.е. накапливаемая при деформации энергия должна быть высвобождена по мере роста трещины и образования новой поверхности.

Дальнейшее развитие теории Гриффитса шло в направлении уточнения фактического возникновения и развития микротрещины, как основной причины объясняющей начало разрушения материала. Этих причин может быть несколько. Основные:

1.механическое повреждение поверхности в процессе технологического получения готового материала.

2.различие коэффициентов термических расширений отдельных фаз поликристаллического материала.

3.Химическая коррозия поверхности.

4.Влияние дислокации в процессе пластической деформации.

Таким образом первоначальные механические повреждения различных поверхностей, различных коэффициентов термического расширения и прочие являются причинами наличия трещины, что приводит к снижению её прочности материала и уменьшению усилий для его измельчения.