Опорний конспект_студенту1
.pdfСУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Кафедра Прикладного матеріалознавства і ТКМ
ОПОРНИЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ З дисципліни:
«Механічні властивості та конструкційна міцність»
Викладач: |
Дегула А.І. |
1 ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ПРО БУДОВУ,
СТРУКТУРУ І ВЛАСТИВОСТІ МЕТАЛІВ
1.1 Теоретична і технічна міцність
Широке використання металів у сучасній техніці пов'язане з тим, що вони мають комплекс механічних властивостей: _________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________.
Дослідження природи властивостей металевих матеріалів показало, що більшість найважливіших властивостей в різних умовах навантаження залежить від особливостей тонкої кристалічної будови.
Під технічною міцністю ________________________________________________________
________________________________________________________________________________.
Технічну міцність визначають експериментально.
2
Теоретичну міцність визначають за допомогою розрахунків в пружній області ідеальних ґраток монокристала, в якій дії зовнішнього навантаження протистоїть міжатомний зв'язок.
Вивчення міцності при розтягуванні ниткоподібних кристалів (вусів) показує, що вони володіють міцністю, яка наближається до теоретичної, – від 7·103 до 14·103 МПа.
Наприклад, міцність при розтягуванні ниткоподібних кристалів Fe становить 13300 МПа,
Cu – 3000 МПа, міцність тих самих металів, одержаних звичними методами, відповідно становить 300,5 МПа і близько 180 МПа.
Невідповідність між теоретичною і фактичною міцністю кристалічних тіл є результатом того, що внутрішня будова реального металу відрізняється від ідеального.
Кристалічні ґратки реального твердого тіла мають багато дефектів, відхилень структурних елементів від правильного положення.
3
Для звичайних умов отримання металу дефектність і неоднорідність зерен – явища нормальні і практично неминучі. При розрахунку теоретичної міцності не враховуються структура металу і пластична деформація, яка часто передує руйнуванню.
1.2 Недосконалість кристалічних ґраток
_____________________________
_____________________________
_____________________________
_____________________________
_____________________________.
Точкові дефекти – ____________
_____________________________
_____________________________
_____________________(рис. 1.1).
а б в
Рисунок 1.1 – Точкові дефекти в кристалічних ґратках:
а – вакансії; б – міжвузловий атом; в – домішкові атоми заміщення та проникнення
4
До таких дефектів належать: ______________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________.
Розміри цих дефектів приблизно дорівнюють атомному діаметру.
Лінійні дефекти – ___________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________.
Лінійні дефекти називаються - дислокаціями.
Згідно із сучасним уявленням дислокації виконують вирішальну роль у деформації кристала.
За своєю будовою дислокації можна розділити на ___________________________________.
5
Крайова дислокація являє собою _______________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________ (рис. 1.2).
а |
б |
в |
Рисунок 1.2 – Крайова дислокація: а – зміщення атомних площин під дією вектора Бюргерса;
б – схема розташування атомів біля дислокації; в – розміщення дислокацій щодо площини ковзання М-М
6
Гвинтова дислокація (рис. 1.3) –
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
а б
_______________________________
Рисунок 1.3 – Просторова модель утворення
_______________________________
гвинтової дислокації
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________.
7
Характер зміни кривої міцності від числа дефектів кристалічної будови схематично показаний на рис. 1.4.
На цій кривій міцності можна виділити такі чотири ділянки.
Початковій точці (а) _________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________.
Ділянка кривої міцності (аb) __________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________.
Рисунок 1.4 – Залежність міцності від числа недосконалості в кристалічних ґратках металів і сплавів
8
Ділянка (bс) _____________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________.
Із збільшенням щільності дислокацій зменшується відстань між дислокаціями, а це призводить до посилення взаємодії дислокацій між собою і з іншими дефектами ґраток. При цьому опір руху дислокацій зростає, а отже, зростає і опір деформації (зміцнення), міцність металу збільшується.
Ділянка (cd) _____________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________.
Метал у цьому стані має, як правило, велику щільність дислокацій. Гранична щільність дислокацій (здатна викликати руйнування кристала) становить 1014–1015 см-2.
9