ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Механизм разрушения из "Длительная прочность полимеров" Мы рассмотрели два основных типа разрушения твердых тел. Первый (механический) наблюдается при низких температурах. Он происходит практически мгновенно (со скоростью звука), когда действующая нагрузка достигает некоторого критического уровня. Второй (кинетический) тип разрыва по существу является вероятностным процессом [48], определяемым временем ожидания достаточно мощной тепловой флуктуации, способной разорвать структурную связь [52, 53]. В соответствии с формулой (5.33), при Т— -0 различие между механически(м и кинетическим разрывом исчезает. [c.135] Кинетическое (термофлуктуационное) разрушение связано с накоплением структурной поврежденности (микротрещип), образующейся при разрыве связи. Рассмотрим специфику этого процесса, который поддается количественному анализу с помощьюпрямых физических методов [89, 90, 160], включая инфракрасную спектроскопию (ИКС), электронный парамагнитный резонанс (ЭПР), масс-спектрометрию (МС), ядерный магнитный резонанс (ЯМР), рентгеновскую дифракцию в малых (РДМ) и больших (РДБ) углах, электронную микроскопию (ЭМ), дифракцию видимого света (ДС) и т. п. [c.135] На лавинной стадии разрушения образуется магистральная трещина, развитие которой приводит к нарушению сплошности образца. Перегруженные связи составляют 10—20% от нх общего числа в образце [160]. Дест1рук-ция сопровождается появлением свободных радикалов, обладающих высокой химической активностью и вследствие этого инициирующих процесс разрушения, который может приобрести цепной характер с десятками н даже сотнями актов распада [160]. Деструктивный процесс охватывает преимущественно области естественных структурных дефектов, случайно распределенных по объему изделия. Образующиеся здесь субмикроскопи-ческие трещины имеют форму дисков, нормальных к оси растяжения. Обычно ширина этих трещин составляет десятки, а длина — сотни ангстрем, причем в кристаллических полимерах их размеры примерно на порядок меньше, чем в аморфных [90]. Величина напряжения практически не влияет на размер субмикротрещин. [c.136] Эти же параметры фигурируют в уравнении для скорости выделения летучих из вершины усталостной трещины в процессе механодеструкции. Для некоторых полимеров (полистирол, полиметилметакрилат, полипропилен), термодеструкция которых определяется распадом скелетных связей, замечена идентичность масс-спектров продуктов, выделяемых при ме-хано- и термодеструкции. Поэтому структурная поврежденность, вызываемая этими процессами, одинакова [162]. Регель с сотр. установил двух-стадийность термодеструкции. Первоначально деструкти-руются слабые связи (разветвления, нарушения регулярности строения цепи, кислородсодержащие группировки, гетероатомы и т. д.), причем энергия активации этого процесса совпадает с энергией активации механодеструкции [162]. Следовательно, прочность полимеров определяется слабыми связями. Кстати, подобный вывод согласуется со статистической теорией слабого звена [256]. [c.138] Важной особенностью кинетики трещинообразования в полимерах является неизменность коицентрации субмикротрещин в предразрывиом состоянии. Для различных материалов значение этой величины Ыг) колеблется от 10 до 10 см . Однако для конкретного полимера этот критерий лавииного разрущения является некоторой константой, которая практически не зависит от напряжения, а также, что особенно важно, от режима нагружения [89—91]. [c.139] В отожженных, т. е. более кристаллических образцах, накопление объемной поврежденности происходит более интенсивно. Здесь наблюдается [95] некоторая корреляция между деформацией, соответствующей условному пределу текучести (3—4%), и объемной долей микротрещин (2—6%). [c.140] Изучение кинети-ки магистральных трещин, а также апецифики их рельефа (фрактография) дает определенную информацию о долговечности. Специально этот вопрос рассмотрен в работе [190]. [c.140] Функция ф(Ь/г) зависит от длины Ь и радиуса трещины в ее вершине г, а постоянная А примерно в 1000 раз превосходит межатомное расстояние. Таким образом, с ростом температуры и напряжения скорость распространения магистральной трещины увеличивается. [c.140] Однако эксперимент показывает, что между зеркальной и шероховатой зона ми суш,ествует узкая промежуточная область, в которой скорость роста магистральной трещины увеличивается, на несколько порядков от некоторого значения с = 0,1 — 1 см/с до с. Это связано со спецификой проявления пластических деформаций в вершине растущей трещины. Постоянная с, определенная с помощью формулы (5.56) для полиметилметакрилата [112], оказалась слабо зависящей от температуры. [c.142] МПа/ С или при температуре ниже —40 °С, когда разрушение хрупиих полимеров не сопровождается образованием зеркальной зоны. [c.142] Вернуться к основной статье