Возникновение - шейка
Cтраница 4
 |
Зависимость напряжения от удлинения при больших деформациях. [46] |
Тогда можно считать, что при температуре и условиях деформации, соответствующих кривой /, образец был стеклообразным и поэтому разрушился хрупко. При условиях, отвечающих кривой 2, образец вел себя подобно мягкому стеклу, начал течь с образованием шейки, а потом разрушился с резким разрывом ее. В случае кривой 3 образец подобен твердой коже, он проявляет текучесть при возникновении шейки, затем целиком постепенно переходит в шейку, вследствие чего возникает холоднотянутое волокно; последнее в процессе деформации становится более жестким и в дальнейшем разрушается хрупко. [47]
Представление о переходе от хрупкого к пластическому разрушению является весьма существенным при обсуждении механических свойств металлов. Совершенно очевидно, что для полимеров положение оказывается гораздо более сложным уже потому, что здесь существует четыре, а не две области, в которых механическое поведение материала различно. Тем не менее представляет значительный интерес обсудить факторы, влияющие на переход от хрупкого к пластичному разрушению полимеров, а затем рассмотреть другие факторы, обусловливающие возникновение шейки и процесс холодной вытяжки. [48]
Существует, вместе с тем, и верхняя температурная граница, положение которой для данной пары металл - покрытие сильно зависит от скорости деформирования и некоторых других факторов. При температурах до 110 - 120 С образцы дают крупный скоп ( см. рис. 102), деформируясь очень мало - как и при комнатной температуре. С повышением температуры до 160 С способность амальгамированных кристаллов к пластической деформации полностью восстанавливается: они растягиваются на 500 - 600 % и образуют тонкую ленту: разрушение наступает с возникновением характерной шейки. То, что эффект не связан с улетучиванием ртути, подтверждается его обратимостью: при последующем охлаждении хрупкость возвращается. Следует вообще подчеркнуть высокую воспроизводимость этих опытов. [49]
 |
Два типа шеек при растяжении плоских образцов.| Круг Мора для деформаций плоского напряженного состояния. [50] |
В случае одноосного растяжения на образец действуют две равные и противоположные силы Q. При достижении критического значения растягивающего усилия в плоских образцах могут возникать шейки двух типов. Первый тип - плавная шейка 1 ( рис. 3), расположенная поперек образца, второй тип - сосредоточенная шейка 2, расположенная под углом if 55 к оси растяжения. Возможность возникновения шеек двух типов связана со свойствами плоского напряженного состояния. [51]
При растяжении полимеров, как уже сказано, наблюдается только один максимум на деформационной кривой. Исследования Эндрюса - Уитни [19] и Брауна - Уорда [20] показали, что его происхождение связано с комбинированным эффектом - геометрическим фактором и внутренними свойствами материала, во всяком случае, причины падения нагрузки не могут сводиться лишь к геометрическим причинам. В частности, уменьшение наклона графика зависимости истинных напряжений от деформации еще не объясняет явления холодной вытяжки, как это предполагалось в модели Винсента. Важно заметить, что не все элементы объема образца одновременно следуют деформационной кривой, поскольку напряжение, необходимое для возникновения шейки, больше, чем требуется для ее равномерного распространения. [52]
С уменьшением размеров сферолитов рельефные линии между шейками спрямляются в силу большей однородности надмолекулярных образований. На рис. 6 дана зависимость напряжения от деформации для образцов, структура которых представлена на рис. 5, б; видно, что общий характер зависимости деформации от температуры сохраняется. Существует интервал температур ( - 110, - 60), в котором происходит хрупкое разрушение образцов и также обнаруживается снижение прочности с ростом температуры. Зиатем в интервале от - 60 до - 10 происходит значительное растяжение пленок с образованием шейки, структура которой также не видна. При - 10 и выше при возникновении шейки наблюдается ступенчатый распад с образованием последовательных шеек. Сравнение графиков зависимости напряжения от деформации ( рис. 2 и 6) показывает, что значения напряжений рекристаллизации во всем исследованном интервале температур и прочностей в области хрупкого разрушения значительно выше у образцов с крупносферолитной структурой. Эти различия в механических свойствах, очевидно, связаны с особенностями надмолекулярного строения исследованных образцов. [53]
Следовательно, образование каждой новой шейки начинается непосредственно за этим упрочненным участком в изотропной части образца. На большую прочность этих поперечных утолщений указывает и то, что они существуют до полного распада изотропной части образца на шейки и только непосредственно перед разрывом образца происходит их разглаживание. На кинетическую природу явления указывает и то, что с увеличением скорости растяжения длина последовательно возникающих шеек увеличивается. Действительно, большая величина перенапряжения задает и большую скорость образования шейки, что определяет большее количество переходящего в шейку изотропного материала. Кроме того, необходимо отметить, что для начала возникновения шейки в кристаллических полимерах требуется большее напряжение, чем для ее развития. Именно это и приводит к скачкообразному возникновению шейки с границей раздела. Поскольку структурные превращения в реальных кинетических условиях нашего опыта происходят не мгновенно, а несколько отставая от процесса деформации, в результате растяжения образца в нем периодически возникают пики перенапряжения, приводящие к многократному ступенчатому образованию шеек. [54]
Таким образом, испытания с разными скоростями растяжения показали, что ступенчатый распад с возникновением последовательных шеек реализуется в определенном интервале температур и при сравнительно малых скоростях растяжения, при этом наблюдается возрастание деформируемости и прочности. Эти опыты позволяют считать, что распад надмолекулярной структуры с возникновением последовательных шеек обеспечивает полимеру иной комплекс механических свойств. Обнаруженное явление ступенчатого рас-лада надмолекулярных структур с образованием последовательно возникающих регулярно расположенных шеек требует более детального объяснения. Следует напомнить, что образование шейки происходит в результате структурных превращений, которые осуществляются во времени. Если скорость деформации больше скорости структурных превращений, неизбежно возникают перенапряжения, вплоть до разрушения или начала структурного превращения. Поэтому при начале возникновения шейки всегда возникает значительно большее напряжение, которое приводит к запасу потенциальной энергии в первоначально целиком деформируемом образце и эта энергия расходуется на развитие шейки со скоростью, гораздо большей, чем скорость перемещения зажимов. Практически мгновенное образование первой шейки приводит к падению напряжения в образце до величины, при которой дальнейшее структурное превращение оказывается невозможным. Но поскольку растяжение образца происходит непрерывно и с постоянной скоростью, в нем вновь происходит накопление упругой энергии и при определенной величине перенапряжения вновь происходит резкое, почти мгновенное образование новой шейки. Многократное повторение таких циклов дает картину прерывистого регулярного распада. [55]
Страницы: 1 2 3 4