Прочность - стекло
Cтраница 3
На прочность стекла при растяжении и изгибе в значительной мере влияет размер изделия. Так, прочность на растяжение стеклянного волокна диаметром 10 - 3 мм достигает 200 - 500 МПа, что значительно выше показателей для массивного стекла. Воздействие длительных нагрузок снижает прочность стекла примерно в 3 раза, после чего значение этого показателя стабилизируется. Наступает так называемое явление усталости стекла, которое обусловлено влиянием окружающей среды, и прежде всего воды. Прочность стекла изменяется с изменением температуры. Стекло имеет минимальную прочность при 200 С, максимальную при - 200 С и 500 С. Увеличение прочности при понижении температуры объясняют уменьшением действия поверхностно-активных веществ ( влаги), а при высоких температурах ( до 500 С) возможностью появления пластических деформаций. [31]
Поскольку прочность стекол обусловлена химическими связями и связь Si - О гораздо прочнее, чем Si - О - Me ( энергия разрыва связи Si - О - 190 ккал / молъ, а связи Si - О - Me 65 - 83 ккал / молъ [167]), то при всех прочих равных условиях кварцевые стекла прочнее, чем натрийкаль-циев оси лик атные. [32]
Поскольку прочность стекол обусловлена химическими связями и связь Si - О гораздо прочнее, чем Si - О - Me ( энергия разрыва связи Si - О - 490 ккал / молъ, а связи Si - О - Me 65 - 83 ккал / молъ [167]), то при всех прочих равных условиях кварцевые стекла прочнее, чем натрийкаль-циевосиликатные. [33]
Поэтому прочность стекла сравнительно мало меняется от его химического состава и преимущественно зависит от способа и условий формования стекла, от характера его термической и механической обработки, от массивности ( объема, толщины), размеров, геометрической формы и состояния поверхности испытываемых образцов ( стеклоизделий), от условий окружающей среды ( температура, влажность и пр. [35]
Предел прочности стекла при быстром растяжения обычно мая - около 100 Ша. Малая прочность при растяжении связана с наличием поверхностных трещин, которые действуют как локальные концентраторы напряжений, а также расклинивающим ( эффект Ребиндера) действием воды. Однако на воздухе он постепенно уменьшается. [36]
Предел прочности стекла при изгибе снижается по мере увеличения длительности воздействия нагрузки на образец. Ниже показано изменение предела прочности при изгибе полированной пластинки стекла сечением 25X3 лш2 в зависимости от времени нагружения. [37]
Снижение прочности стекол, испытанных во влажной атмосфере, И. В. Гребенщиков [150, 151] объясняет образованием на поверхности стекла ( вследствие гидролиза) коллоидной пленки гелей кремневой кислоты. При проникновении влаги в микротрещины на поверхности стекла гели кремневой кислоты набухают и, увеличиваясь в размере, давят на стенки трещины, тем самым способствуя разрыву. [38]
На лучевую прочность стекол влияют также нелинейные процессы, сопровождающие распространение в стекле лазерного излучения, и прежде всего самофокусировка. В результате нее в стеклах образуются нити самофокусировки диаметром несколько микрометров. Непосредственно к разрушению среды внутри нитей, по-видимому, приводит многофотонная туннельная или лавинная ионизация матрицы стекла. [39]
Следовательно, прочность стекла меняется обратно пропорционально корню квадратному из величины трещины ( или дефекта) так, что а а const. Поэтому предпринимались и предпринимаются многочисленные попытки предотвратить поверхностные дефекты стекловолокна. [40]
Так как прочность стекла при сжатии выше, чем прочность при разрыве, стекло легче переносит нагрев, чем охлаждение. При резком охлаждении действуют растягивающие напряжения, которые часто приводят к разрушению изделий. [41]
Для повышения прочности стекла применяют способы, основанные либо на уменьшении количества микротрещин путем снятия поверхностного трещиноватого слоя химическим травлением, либо на применении закалки или ионообменной обработки, вызывающих сжатие поверхностного слоя, препятствующее разрушению стекла под действием растягивающих нагрузок. [42]
Экспериментальные определения прочности стекол производят методами растяжения, изгиба и кручения образцов, что дает возможность получить данные в условиях, близких к их эксплуатации. Многочисленные опыты со стеклами различного химического состава показали, что получаемые значения прочности имеют большой разброс, а средние значения на несколько порядков меньше теоретических. Как предположил Гриффис [37], основной причиной этого несоответствия является наличие трещин внутри и на поверхности испытуемых образцов. [43]
При определении прочности стекол существенное влияние на получаемые значения оказывает среда, в которой находится испытуемый образец. Если жидкости и газы, окружающие образец, понижают поверхностную энергию стекла, значения прочности, согласно формуле Гриффиса, будут меньше, чем при измерении в вакууме. [44]
Поэтому определение прочности стекла при подобных деформациях интересует главным образом конструкторов, которым предстоит сделать соответствующие механические расчеты, и технологов, которые используют эти данные при термической обработке стекла. [45]
Страницы: 1 2 3 4