Механические характеристики

Для полной оценки качества радиоматериалов необходимо знать не только электрические, но и механические характеристики, определяющие их механическую прочность.

Электроматериа­лы должны быть прочными в широком диапазоне тем­ператур и способными сопротивляться механическим воз­действиям при транспортировках, монтаже, вибрациях и т. п. Основными характеристиками механических свойств материалов являются предел прочности и от­носительное удлинение при растяжении, а также пре­дел текучести. Для многих материалов (стекло, керами­ка и др.) имеют значения предел прочности при сжатии и предел прочности при изгибе.

Размеры и форма деталей должны сохраняться при работе приборов в течение длительного срока службы при высоких температурах.

В связи с этим основные характеристики механиче­ских свойств — предел прочности и относительное удли­нение при растяжении, а также предел текучести - не­достаточны для полного суждения о действительной прочности и формоустойчивости деталей из многих элек­тровакуумных материалов.

В области высоких температур при определенном значении напряжения растяжения, лежащего значительно ниже его предела текучести, материал начинает не­прерывно течь и в конечном результате может быть разрушен, что иногда имеет место, например, у накален­ных катодов. В других случаях, хотя разрушения мате­риала, не происходит, наблюдается недопустимое изме­нение формы деталей, например провисание сеток, ка­тодных спиралей и др. под влиянием собственного веса.

Напряжение на растяжение, которое нагретый мате­риал может выдерживать без разрушения при длитель­ной эксплуатации под нагрузкой, называется длитель­ной прочностью и служит иногда характеристикой элек­троматериалов.

Для характеристики формоустойчивости материалов при повышенных температурах и постоянной нагрузке служит предел ползучести.

Ползучестью называется непрерывный процесс де­формации материалов при высоких температурах и по­стоянных нагрузках. Под пределом ползучести пони­мается напряжение, соответствующее определенной за­данной скорости деформации при определенных темпе­ратурах (кГ/мм²).

Для определения предела ползучести может быть использована «степень ползучести» или «скорость удли­нения», например в процентах в день или в час при постоянной величине приложенной нагрузки и рабочей температуре. Такое определение возможно, так как для многик материалов скорость деформации при высоких рабочих температурах становится постоянной уже после непродолжительного действия приложенной нагрузки.

В практике производства весьма часто о пригодности материала судят по резуль­татам испытании прибора на срок службы. Несмотря на очевидные недостатки, этот способ является вполне надежным.

В связи с развитием производства вибропрочных и надежных приборов важное значение приобретает модуль упругости, который характе­ризует способность материалов сопротивляться дефор­мации (жесткость),

Важными характеристиками многих материалов являются их твердость (кГ/мм⁵)—способность по­верхностного слоя материалов оказывать сопротивление сжимающему усилию, которое может передаваться на поверхность материала различными способами, и хрупкость, т. е. способность материалов сопротив­ляться действию внезапно прилагаемых ударных нагру­зок. Хрупкость характеризуется удельной ударной вяз­костью, которая определяется работой, затрачиваемой на разрушение образца, и измеряется в кГ/см/см².

Ударная вязкость а - это отношение работы, затраченной на разруше­ние образца материала, к плошали его поперечного сечения. Для определения ударной вязкости пластмасс используют .оо-разцы той же формы и размеров, что и для из­мерения разрушающею напряжения при стагк. ческом изгибе. С этой целью берут брусок 4 длиной 120, шириной 15 и толщиной 10 мм (рис. 11) и помещают его узкой стороной на две стальные опоры 5 испытательного прнбо ра. Расстояние между опорами выбирают 70 мм Прибор имеет тяжелый стальной маятник /, во внутренней выемке которого помещается удар­ный боек 2 к виде стального клина. Маятник мо­жет вращаться вокруг оси 3. Центр тяжести совпадает с серединой бойка.

Рис. • II. Маятниковый прибор с образцом пласт­массы для определения ударной вязкости (вид сбоку):

f — стальной маятник, 2 - боек, ,t - ось, 4 ~ образец пластмассы, 5 - стальная опора

Для измерения ударной вязкости маятник поднимают на определенную высоту, а затем освобождают. Устремляясь вниз, маятник уда­ряет бойком по середине бруска, разрушая его. Ударную вязкость материала а(Дж/м²) вычис­ляют как отношение работы ДА, затраченной на разрушение образца материала, к площади его поперечного сечения So: a •= &A/So = ДЛДМ;).

. Ударная вязкость позволяет судить о сте­пени хрупкости материала. Чем меньше удар­ная вязкость, тем более хрупок материал. Так, у радиокерамических материалов, отличающихся хрупкостью, а = 1,8 - 4,5 кДж/м², в то время как у стеклотекетолнтов я ^ 100 - 150 кДж/м²,

Эта характеристика имеет большое значение для материалов, приме­няемых в бортовом радиооборудовании, где радиодетали подвергаются ударным нагрузкам.

Особенностью некоторых тугоплавких металлов и сплавов (W, Мо и др) является резкое уменьшение от­носительного удлинения и сужения с понижением тем­пературы при одновременном сильном увеличении твер­дости, пределов прочности и текучести. В связи с этим для характеристики обрабатываемости этих металлов важное значение имеет температура перехода из пла­стичного состояния в хрупкое. Чем выше температура, тем больший требуется нагрев металла для придания ему соответствующей формы.

Установлено, что температура перехода из пластич­ного состояния в хрупкое зависит от степени деформа­ции, технологии производства металлов, режимов пред­шествующей термической обработки и особенно от содержания посторонних примесей. Влияние примесей, исчисляемых даже сотыми и тысячными долями про­центов, настолько велико, что это металлургии при получении многих металлов послужило одной из основных причин для использования вакуумной.