Реферат: Конспект лекций по материаловедению

Основным из этих свойств является прочность те способность объекта воспринимать нагрузку без разрушения. Прочность характеризуют зависимостью долговечности (времени до разрушения от напряжения).

Кривые длительной прочности при разных температурах T₁ >T₂ >T₃

Чем больше постоянное напряжение s, тем меньше долговечность.

Кривые длительной прочности стремятся к асимптоте s=s₀ . Напряжение s₀ – предел прочности . Ему отвечает бесконечно большая долговечность, те без превышения этого напряжения тело не разрушается.

Ограниченная долговечность при s>s₀ указываетна то, что под действием нагрузки в материале накапливается повреждение. Эксперементальные исследования этого процесса показали, что он включает миграцию дефектов кристаллической решетки, их объединение, создание микротрещин, постепенное увеличение их концентрации, объединение микротрещин с образованием магистральной трещны, развитие магистральной трещины с постепенным увеличением скорости(до скорости, соизмеримой со скоростью звука).

В реальных материалах существую дефекты. Долговечность изделий из таких материалов отределяется временем развития до критических размеров дефектов, существующих в изделии. Старт дефектов происходит при s>s₀ . Наиболее опасными дефектами являются трещины, в устье которых сходяться межатомные состояния.

Развитию тещины предшествуют плвстические и микропластические деформации перед фронтом трещины, что при нагрузке приводит к несовпадению рельефа в устье трещины.

Устье трещины в кристаллическом теле; стрелками отмечены зоны с остаточной деформацией. Микропластические деформации развиваются в пределах одного или нескольких зерен; дальнейшее их развитие сдерживается границами зерен.

Это несовпадение вызывает шумы трения перед окончанием разгрузки. Современная статическая аппаратура позволяет регистрировать эти шумы и тем самым без разрушения издеоия определять нагрузку L₀ , отвечающую s₀

Медленние развитие трещины под нагрузкой L может продолжаться часы, дни и доже годы в зависимости от отношения L/L₀ . Это развитие завершиться катастрофическим разрушение те разделением объекта магистральной трещиной. Условие этого разрушения определено Гриффитсом-Ирвиным, как

, где s - напряжение

a – длина трещины

Y – коэфициент, учитывающий форму дефекта, а так же соотношение его разрмеров и размеров тела.

K – коэфициент интенсивности напряжений. K_c критическое значение K для данного материала (характеризует сопротивление материала, трещиностойкость, часто называется вязкостью разрушения)

Как ясно из условия Гриффитса предел прочности те тем меньше, чем больше размер имеющегося в теле дефекта. С уменьшением размера тела уменьшается и максимальный рамер опасного жефекта, а значение s_пр возрастает. Этот эффект получил название масштабного фактора и широко используется для создания высокопрочных материалов. Если из массы, используемой для пиготовления оконного стекла вытянуть нити d=1мм и соткать из них стекло – ткань, а затем склеить ее слои, то предел прочности такого материала увеличивается в 20 раз.

Для быстрой оценки предела прочности без разрушения часто используют пробу на твердость.

Твердость – это способность материала противостоять проникновению в него другого тела. Твердость определяется методом царапания или методом вдавливаия каменного шарика (твердость которого повышена термообработкой). В инжинерной практике используют пробу Бренеля, вдавливая в поверхность каменный шарик. Твердость по Бринелю HB=F/S F – максимальное значение приложенной нагрузки, S – площадь сферической поверхности отпечатка.

Термостойкость – стойкость термических удатов те срапроивление разрушению при быстрой смене температур.

Ее оценивают по числу термоциклов, необходимых ля разрушения образца.

Химическая стойкость – стойкость против коррозии (разьедание, разрушение под действием среды). Характеризуют либо массой вещества, притерпевающей химическое изменение за какое – либо время, либо измением других свойств. Иногда выделяют стойкость против биологического воздействия те сопротивление разрушению микроорганизмами.

Глава 2

Конструкционные материалы

§1 Характеристика основных классов.

Отличительной особенностьюновых направлений техники является интенсификация рабочих процессов, что связано с ростом рабочих t и давления, ускорением электрических превращений. В связи с эим конструкционные материалыдолжны обладать механической прочностью, огнеупорностью, хим и терм стойкостью.

Материалы, обладающие при высокой t сверхпроводниковыми, диэлектрическими и оптическимии свойствами называются конструкционными.

В настоящее время выделяют 4 осноных класса кострукционных материалов:

· Металлы и их сплавы

· Материалы на основе полимеров

· Камни(природные), искуственные в тч керамика, стекло

· Композиты этих материалов