1.1.3Расчет деформации ползучести

При анализе и обобщении экспериментальных данных, полученных при изучении деформации и ползучести, можно использовать различные полуэмпирические уравнения[8], и по величине скорости ползучести вычислять деформации за заданный интервал времени. Чаще используются έ=Sⁿexp(-Q/RT) (1.1) и έ=Sexp()exp(-Q/RT) (1.2)

соответственно для низких и высоких напряжений. Параметры n, Q и Sуравнения, полученные для композиции -Al₂O₃-Н₃РО₄ при нагрузках 0,1-0,8 МПа, представлены в табл. 2. Применение полученных уравнений для указанных в таблице интервалов температур и нагрузках менее 0,8 МПа позволило рассчитать величины ползучести, отличающихся от экспериментальных на порядок величины. Кроме того, величины параметров уравнения, вычисленные по результатам различных испытаний, имели относительный разброс значений до 25%.

Таблица 2.

Значения параметров n, Q и S уравнения ползучести для композиции -Al₂O₃-33мас.%Н₃РО₄

Параметр	В интервале температур 800-1100	В интервале температур 1300-1550
N	1,5	0,7
Q, кДж/моль	100-300	160-220
S, с-1 (Нмм-2)-n	8,36103	1,6103

В связи с этим были проведены испытания деформаций в установившемся режиме при Т= 1300, 1400, 1500, 1550и нагрузках 0,2 и 0,4 МПа. Исследуемые образцы имели состав, обладающийmax прочностью при Т=1400иminдеформацией в неустановившийся период ползучести: э/к №125 – 35%, э/к №20 – 40%, тонкомолотый -Al₂O₃-25%, 85%-наяH₃PO₄ – 20% сверх 100%. Исходные образцы были термообработаны при 300.

Обработку полученных результатов проводили по методу обобщенных диаграмм деформации[2,36], используя уравнение :

(1.3)

В данном случае: (1.4)

ln=lnM+lnФ-αQ/RT=αlnФ-αQ/RT+lnM

Используя (1.4) получаем ln=ln+αln+lnM-αQ/RT

Вводим обозначение: N=lnM-αQ/RT (1.5)

Тогда: N=ln-2αln-αln (1.6)

Экспериментально получено:

При Т=1300:

σ₁=0,2 МПа ₁₁=0,4% за τ=16ч Ф₁₁=6,410¹¹Па²с

σ₂=0,4МПа ₁₂=0,5% за τ=16ч Ф₁₂=25,610¹¹Па²с

При Т=1500:

=0,2 МПа ₂₁=0,54% за τ=16ч Ф₂₁=6,410¹¹Па²с

=0,4 МПа ₂₂=0,64% за τ=16ч Ф₂₂=25,610¹¹Па²с

α₁₃₀₀=(ln₁₁/₁₂)/(lnФ₁₁/lnФ₁₂)=0.16

α₁₅₀₀=(ln₂₁/ln₂₂)/(lnФ₂₁/lnФ₂₂)=0,12. α_ср.=0,14

=

=206 кДж/моль

Q=(22620)кДж/моль

Подставляя в (1.5) вычисленное значение Q, α, а также экспериментальные значения (в%) и заданное значение τ=16ч, находим:

N_1300(σ=0.2)=-0.86; N_1300(σ=0.4)=-0.82; N’₁₃₀₀=-0.84

N_1500(σ=0.2)=-0.56; N_1500(σ=0.4)=-0.58; N’₁₃₀₀=-0.57

Тогда, ln₁₃₀₀=0.28lnσ+0.14lnτ-0.84 (1.7)

ln₀₅₀₀=0.28lnσ+0.14lnτ-0.57 (1.8)

В этих усл-ях σ выражается в МПа, τ – в часах, пределы изменения σ от 0,1 до 0,6 МПа, - деформация сжатия в %.

По формулам (1.7) и (1.8) сделан расчет времени деформации (ч) композиции на 1% деформации под нагрузками 0,1 и 0,6 МПа при Т=1300и Т=1500 результаты которого приведены в табл. 3.

Таблица 3.

Время деформации на 1% композиции 35%Э/к№125-40%Э/л№20-25%α-Al₂O₃-20%(сверх 100) Н₃РО₄

Время деформации	Время (ч) на 1% деформации под воздействием нагрузки и температуры
	0,1 МПа			0,6 МПа
	1300	1500	1300		1500
, ч	38000	3600	1100		160

Следует отметить, что полученные уравнения вида ln₁₃₀₀=0.28lnσ+0.14lnτ-0.84 и ln₀₅₀₀=0.28lnσ+0.14lnτ-0.57 позволяют рассчитать время деформации КМ под воздействием нагрузки при различных температурах, и тем самым оценить длительность службы КМ.