ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Отклонения от зависимости т (а, Т) т0 exp ПРИ одноосном статическом растяжении из "Кинетическая природа прочности твердых тел" С ЭТИМ опыты показали, что даже при испытаниях на одноосное растяжение при а = onst наблюдаются иногда отклонения от (4) и соответственно усложнения графиков IgT(a) и lgT(l/r) по сравнению с рис. 208 а, б. Рассмотрим ниже основные типы встречающихся усложнений. [c.371] Первый из них (рис. 208, в) присущ любым материалам и наблюдается при малых а. Он состоит в отклонении от линейной зависимости IgT(o) в сторону больших долговечностей ( завышение долговечности). Подобные данные приводились в гл. И (см. рис. 19). Другим типом отклонения является также искривление зависимостей 1 т(ст), но происходящее уже не только в области (т- -0, но во всем диапазоне изменения а (рис. 208, г). Такое отклонение не имеет столь общего характера, как первое. [c.371] Следующий тип усложнения, также далеко не универсальный, сводится к изломам зависимостей IgT(a) (рис. 208, е). [c.371] Наблюдаются иногда выпадения отдельных прямых IgT(a) из веерообразного семейства (рис. 208, ж, з). [c.371] наконец, назовем еще один тип отклонений, проявляющийся в том, что полюс в координатах Igx— 1/Т оказывается не на оси ординат, как этого требует формула (4), а несколько смещен по абсциссе в сторону (рис. 208, и, к) (чаще в сторону положительных значений 1/Т), оставаясь при этом по ординате приблизительно на прежнем уровне lgTo —13. Этот эффект, называемый смещением полюса , следует особо подчеркнуть, так как по поводу его причин в литературе высказываются разные точки зрения. [c.371] Полагая, что перечислены основные случаи усложнения зависимости lgt(a, Г), остановимся отдельно на каждом из них. [c.371] Искривления зависимостей Igt(o) при а- 0. Искривление зависимостей Ig т(а) в области малых о отмечалось во многих работах [79, 80, 82, 85, 114, 116, 121, 133—146, 190, 669, 676]. Примеры приведены на рис. 209. Однако следует признать, что исследований, специально посвященных выяснению природы этого эффекта как феноменологически, так особенно и с применением методов, способных следить за элементарными актами процесса разрушения, до сих пор фактически еще не производилось. Наиболее же обстоятельно данные по подобным искривлениям приведены для металлов в [121], а для полимеров в [676]. [c.371] Помимо указанных причин искривления зависимости lgт((т) в области малых о, в литературе обсуждаются и другие причины. В [68, 85] появление искривлений связывается со структурными перестроениями, происходящими в теле при малых а за длительное время и изменяющими величину коэффициента у, фигурирующего в (4). Переменностью коэффициента у вследствие эффектов упрочнения и залечивания трещин пытаются объяснить эффект искривлений и в работах [121, 669]. Наконец, некоторые авторы не исключают возможности того, что эффект искривлений объясняется переменностью самой энергии активации процесса разрушения, т. е. зависимостью величины (/о в (4) от сг[676]. [c.373] Из сказанного ясно, что вопрос о причинах эффекта искривления зависимости lgт(a) в области малых о требует дальнейших исследований, так как общепринятого мнения по этому поводу еще нет. Нет и достаточно систематических данных о проявлении этого эффекта, позволяющих ввести надежные эмпирические закономерности, которые можно было бы использовать для целей прогнозирования долговечностей при малых ст. [c.373] Имея в виду, что искривления зависимости lgт(a) проявляются для любых материалов, при проведении исследований долговечности каждого нового материала всегда важно знать, находится ли измеряемая область долговечностей на линейном участке зависимости lgт(a) или уже в криволинейной зоне. Чтобы не допустить ошибки, необходимо расширять диапазон измерения долговечностей для надежного разделения прямолинейных и криволинейных участков зависимости lgт(a). [c.373] Эта формула сохраняет, в общем термофлуктуационный характер . Однако вынесение напряжения а целиком в предэкспоненту лишает, по нашему мнению, выражение (41) физической ясности, когда роль внешней силы сводится к уменьшению потенциального барьера распада связей. Вероятнее всего долговечность структурно-нестабильных материалов описывается выражением типа (4), но с переменными параметрами (прежде всего у. см. ниже). [c.374] Выпадение отдельных прямых из общего веерообразного семейства и изломы зависимости Igt(o). Исследования температурно-силовой зависимости долговечности некоторых материалов показали, что при определенных температурах испытания положение отдельных прямых lgT((j) не согласуется с остальными прямыми, т. е. отдельные прямые Igt (о) выпадают из веера, описываемого формулой (4) [119, 171]. В других случаях обнаруживалось, что зависимости IgT(a) имеют изломы [124, 125, 171]. [c.374] На рис. 211—213 приведены экспериментальные данные, иллюстрирующие такие аномальные случаи зависимости долговечности от напряжения. Приведен пример существенного повышения долговечности образцов алюминия при переходе от испытаний при высоких к низким температурам по сравнению с ожидавшейся на основании формулы (4) (рис. 211, выпадение зависимости Igt(a) из общего веера ). На рис. 212, 213 показаны данные, иллюстрирующие появление излома на зависимости Igt (а) для алюминия, полипропилена (ориентированного) и сплавов на основе алюминия. [c.374] Причина наблюдаемых аномалий объясняется разными исследователями по-разному. В большинстве работ [124, 125, 171, 669] высказывается предположение, что причиной этих эффектов служит проявление зависимости коэффициента V от условий испытания, т. е. предполагается, что имеют место заметные структурные изменения при переходе от больших напряжениях к малым или же при изменении температуры испытания. (В этом общность причин с предыдущими усложнениями.) Такие предположения в ряде работ [124—127] получили экспериментальное подтверждение как на основе феноменологических исследований, так и с помощью прямых методов. [c.375] В связи с низкотемпературной аномалией долговечности алюминия (см. же. 211) было показано 119], что нагружение образцов при низкой температуре (без доведения их до разрыва) вызывает изменение их прочностных свойств если после такого нагружения образец поставить на испытание по долговечности при средних температурах (например, комнатной), то он уже отличается от образцов, испытываемых без предварительного низкотемпературного нагружения он оказывается упрочненным (см. рис. 211). При этом характер упрочнения таков, что он связан лишь с уменьшением коэффициента у в уравнении (4) без изменения начальной энергии активации /о [119], т. е. низкотемпературное нагружение наряду с разрушающим действием (поскольку в конце концов образец разрывается и при низкой температуре) вызывает и структурные изменения упрочняющего характера, ведущие к перераспределению напряжений (изменению коэффициента у)- Сочетание этих двух процессов и приводит к аномалии в долговечности. [c.375] Исследования с привлечением измерения разориентации блоков были проведены и для случая появления излома на зависимости 1дт(а) (см. рис. 212, а). И здесь оказалось [122—127], что разориентация блоков (еср) различна в разных точках ломаной зависимости 1дт(сг). В то же время рассчитанные для всех этих точек с учетом изменения у значения 11о были одинаковыми и равными 51 Ч- 54 ккал/моль. [c.377] В данном случае высокая чистота исследуемого алюминия (99,9996%) допускала его рекристаллизацию уже и при комнатных температурах, что и приводило к структурной нестабильности металла. [c.377] В пользу предположения о том, что причиной изломов зависимостей lgт(0) является непостоянство у могут служить и другие опыты по изучению температурно-временной зависимости прочностн металлов и сплавов в заведомо неравновесном состоянии, В [124, 125] рассмотрен ряд типичных случаев аномального поведения долговечности таких металлов. В чистых металлах отклонения от зависимости (4) наблюдаются, например, в случаях, когда в процессе испытаний на долговечность происходит ре-кристаллизационный отжиг (собирательная рекристаллизация) [124]. [c.377] В сплавах отклонения от закономерности (4) также наблюдаются тогда, когда они находятся в метастабильном, структурно-неравновесном состоянии, в частности, в состоянии пересыщенного твердого раствора. При сохранении неизменности фазового состава обеспечивается постоянство параметра у- Изменение же фазового состава вследствие распада твердого раствора влияет на коэффициент у. Возникающие вследствие этого изломы зависимости lgт(o), обнаруженные в [125] для сплава А1 + 4% Си, иллюстрируются рис. 213. [c.377] Таким образом, как для чистых металлов, так и для сплавов в [124,125] показано, что наблюдаемые аномалии зависимости т(а, Т) во многих случаях связаны со структурной неравновесностью, т. е, отступления от зависимости (4) не связаны с изменениями параметров то и [/о, а обусловлены непостоянством параметра у. [c.377] Вернуться к основной статье