3. Ыстыққа беріктік. Термиялық беріксіздендірудегі физикалық мәні.

Ыстыққа беріктіктің статикалық беріктіктен айырмашылығы ол материалдардың тек механикалық жүктеме әсеріне ғана емес, сонымен қатар, 0,3 Т_б жоғарғы температура кезінде термиялық қайта беріктенуге қарсыласуын сипаттайды. Бұл жағдайда материалдарды жоғары температурада ұзақ ұстаса, соғұрлым оның беріктігі төмендейді. Соған байланысты ыстыққа беріктік дегеніміз материалдардың ұзақ уақыт бойы жоғары температура кезінде деформация мен қирауға қарсы тұру қабілеті аталады.

Беріктік сипаттамалардың жүктеу уақытына тәуелділігін σ_т үшін Котрелл теңдеуі арқылы қарастыруға болады:

σ_т = k (έ)ⁿ, (8. 1)

мұндағы: ε-деформация жылдамдығы;

k, n-материалдардың беріктігіне тәуелді тұрақтылар.

(8.1) теңдеу бойынша (ε)ⁿ→0 жылжыпсырғу режимінде материалдың созымды дифференциялдануға қарсыласуы макроскопиялық аққыштық шегінен төмен болуы мүмкін.

Ыстыққа беріктіктің уақытша тәуелділігі оны бағалаудың критерийлері: жылжыпсырғу, ұзақ уақытты беріктік шектерімен сипатталады. 8.1-суретте көрсетілгендей төменгі температура кезіндегі материалдар мен қорытпалардың беріктігі жүктеудің жалғасуынан аз тәуелді екені және олардың қирауы ұзақ жылдарға (тік t₁, t₂)созылуы мүмкін. Статикалық беріктік пен олардың критерийлері уақытша кедергі уақытқа тәуелді емес. Осы себептен, төменгі температура кезінде уақыт факторларына мән бермеуге болады, ал жоғарғы температура кезінде оның мәні өте зор.

8.1-сурет.Беріктікті сынаудың ұзақтығына тәуелділігі

№ 9 емтихан билеті

1. Қатты денелердің теориялық және реалды беріктігі.

Қатты денелердің теориялық беріктігі

Қатты денелердің беріктігі, ең алдымен, олардың кедергісінің бұзылуына байланысты. Бұзылудың екі түрі бар - морт және созымды. Егер морт стерженьды ось бойымен созатын болсақ, онда перпендикулярлы кернеу қолданылсына бағытталған жазықтық бойымен бұзылады. Егер стержень созымды материалдардан жасалған болса, онда бұзылуы жазықтық бойымен жылжыпсырғымалылық созылу осьі 0,785 рад (45°) бұрышымен болады. Нақты материалда бір мезгілде бұзылудың екі түрі де кездесуі мүмкін және ең жұқа кристалда пластикалық деформациясы білінеді.

Орован жүргізілген есептеулерге сәйкес, теориялық морт материалдың беріктігі созылу кезінде

, (1)

тең, ал қирау кезінде деформация

, (2)

Мұнда, Е - Юнг модульі;

γ- беткі кернеу ;

a₀ – торлардың периоды.

Орованның теориялық морт беріктігін бағалауға сәйкес (абсолюттік нөлдік кезінде) жасалған кристалл Юнг модулінің артуына, беттік энергиясын және созымдылық арасындағы қашықтықтың төмендеуіне байланысты.Теориялық морт беріктігіне жүргізілген ерекшеліктерін ескере отырып, күштер байланысы - коваленттік, иондық, металдықты көрсетті, бұл металл емес кристалдар үшін Орованның бағалауы шамамен екі есе жоғарылатылған, ал металлдарға –ең жақсы жақындау береді.

Алғаш рет Френкель теориялық беріктік кезіндегі ығысуды есептеген. Кернеу арасындағы синусоидқа, қозғалтуға қарсы тұру және ең жоғары беріктігіне байланысты анықталады.

, (5.3),

мұнда G – қозғалту модульі.

Теориялық беріктігі деформация тәсілін анықтайтын бағыттарын жылжытуына тәуелді. әлі күнге дейін жасалған бағалау теориялық ығысу кезіндегі беріктік идеал монокристалдар орындалды деген кристалл бастан таза ығысу және күш, қалыпты жазықтығына сырғу жоқ. Созылатын және сығатын кернеуді есепке алу τmax шамасына қатты әсер етуі тиіс.

Реалды кристалдар беріктігі. Үлкен жұмсау қасиеттерін, осыдан шығатын жетістіктері сол материалдар үшін (түйіршікті және созылғыш перлит, сорбит, троостит, мартенсит және т. б.) термиялық есебінен өңдеу, пластикалық деформация, қоспалардың аз мөлшерін енгізілгізу, немесе, ең соңында металл құрылымының үлкен сезімталдық беріктігін алу тәсілінің салдары болып табылады.

Шынайы кристалдардың беріктігі. Материалдың термиялық өңдеу, пластикалық деформация есебінен, аздаған мөлшердегі қосымшаларды енгізу немесе алу тәсілдері кезіндегі қасиеттердің үлкен шашырауы металдың құрылымына беріктіктің аса сезімталдығының әсерінен туады.

Тығыз қапталған құрылымдар үшін қозғалыс кезіндегі теориялық беріктік - 0,15G тең, мұндағы G- қозғалыстың серпімділік модулі. Жағына шоғырланган текше торы бар , дислокация оңай еніп кетіп, қозғала алатын металлдарда деформация өте аз кернеу шамасында өтеді: 10-4-10-5 G , ал шынайы қорытпалардың беріктігі теориялық беріктіктің аздаған бөлігін құрайды. Теориялық беріктікке тек инелі кристалдардың беріктігі жақындайды.

5,1 суретте әр түрлі материалдар үшін шынайы беріктіктің теориялық беріктікке қатынасынан эквиваленттік температурага тәуелдігі көрсетілген. барлық қарастырылған температуралық интервалда қиын балқитын металдар никель және кобальтпен салыстырғанда ең нашар нәтижеге ие, олардың қасиеттерінің жақсаруына потенциальды мүмкіндіктерді көрсетеді.

1- сурет. беріктіктің температурадан тәуелділігі .

5.4 суреттен шығатыны, кристалдық денелердің беріктігі бірінші жақындау кезінде жай ғана серпімділік модулі арқылы білінеді. (Френкель) ϬТ=αЕ, мунда α- критикалық деформацияға жауап беретін константа. Юнг модулі атомарылық күштердің байланысымен анықталады және құрылымға айтарлықтай тәуелді емес, ал константа α құрылымға қатты тәуелді болады. Қаттылық өздігінен беріктіктің ең маңызды параметрін сипаттайды. Егер қаттылық жетіспесе, онда белгілі бір кернеу кезінде пластикалық материалда деформация өз шегінен асып кетеді, ал морттық кезінде қирау басталады. Практика кезінде теориялық мәні 0,001-0,01 құрайтын α құрылымдық-сезімтал параметрінің жоғарылауымен, белгілі конструкциялық материалдардың беріктігін жоғарлатуға болады

Егер тығыздық дислокациясын үлейтсек беріктігін жоғарылату жеңіл болар еді, оны күшті пластикалық деформациядан кейін, электронды микроскопиялық зерттеу көрсеткендей оны ~ 10¹²/см^-2 дейін, ал пластикалық деформациясының комбинациясынан кейін және фазалық түрленуі - ~10¹³ см^-2 дейін арттыруға болады. Дислокация қозғалысы мынандай есептеулерде өте қиын. Бұл ретте беріктігі 0,3-0,4 σ_теор. қол жеткізіледі. Дислокацияның тығыздық текше кристалдарда ~10¹⁵см^-2 құрайды. Алайда, мұндай дислокация тығыздығы мен теориялық беріктігінің маңызы бар кезінде қақтауға қол жеткізбейді.