1. Несовершенная упругость.

В упругой области деформаций под действием значительных напряжений имеет место увеличение деформации во времени, без увеличения напряжения, называемое несовершенной упругостью. Деформация, связанная с несовершенной упругостью, обратима, так как после устранения приложенного напряжения постепенно исчезает. Возможны несколько механизмов данной деформации:

- обратимый прогиб дислокаций между препятствиями,

- обратимое двойникование,

-обратимое  перемещение точечных дефектов,

- обратимая микропластическая деформация под действием остаточных напряжений.

Уменьшению деформации несовершенной упругости способствует увеличение однородности и дисперсности структуры материала при обеспечении наиболее возможной энергетической стабилизации. При этом должны быть минимизированы неконтролируемые остаточные напряжения и концентраторы напряжений, а у дислокаций нежелательно присутствие протяженных участков без точек закреплений.

Однако несовершенная упругость может быть и полезной в условиях колебаний деталей, при которых за счет внутреннего трения часть энергии колебаний поглощается, что используют для их демпфирования (погашения).

 

Таблица 1. Приблизительные характеристики жесткости применяемых материалов

Материалы	Cu	W	Ti	Mg	Ni	Al	Fe	Mo	Be	ситалл 2MgO∙2Al2O3∙5SiO2	композит полимер-углерод
E, ГПа	120	360	110	42	220	70	210	320	300	132	180
r∙g, КН/м3	89	193	45	17,4	89	27	79	102	18,4	28,4	14,7
E/r∙g ∙10-6, м	1,35	1,87	2,44	2,4	2,47	2,6	2,65	3,1	16,3	4,65	12,2

 

Примеры материалов, применяемых для изготовления упругих элементов:

-    термообработанные на троостит стали (0,6 - 1,2 %) C, часто подвергаемые в процессе термообработки дополнительной пластической деформации (см. Основы термической обработки),

-    немагнитные сплавы типа 36НХТЮ (36%Ni, ~1%Cr, ~1%Ti, ~1% Al, ост. Fe), упрочняемые термической обработкой (закалка и старение),

-    коррозионностойкие стали, типа 30Х13 (0,3%C, 13% Cr), упрочняемые термообработкой (закалка и отпуск), применяемые в агрессивных средах,

-    сплавы на основе меди, легированные бериллием, оловом, фосфором (например бронзы БрОФ6,5-0,15 (6,5%Sn, 0,15%P), БрБ2 (2%B)), а также алюминием, кремнием, цинком, никелем, упрочняемые термообработкой и пластической деформацией. Главными достоинствами медных сплавов по сравнению со сталью являются высокая электропроводность и небольшой модуль упругости, обеспечивающий значительную упругую деформацию при малых напряжениях, что позволяет получать высокочувствительные пружины малых габаритов,

-    молибденорениевые сплавы, например, МР47ВП (42 % Re) после деформационного упрочнения,

-    титановые сплавы типа ВТ16 (~3%Al, ~5%V, ~%Mo), упрочняемые термообработкой (закалка и старение), отличающиеся относительно невысокой плотностью при небольшом модуле упругости, коррозионной стойкостью, немагнитностью и высокой прочностью,

-    специальные сплавы на основе систем Fe-Ni типа 42НХТЮ (42%Ni, ~1%Cr, ~1%Ti, ~1%Al), упрочняемые термообработкой (закалка и старение), обладающие постоянством модуля упругости при изменении температуры – элинвары (см. Материалы с особыми физическими свойствами).