Пластическая деформация - матрица
Cтраница 2
Если расположение разрывов волокон не совпадает с плоскостью разрушения матрицы и если в процессе вытаскивания волокон между ними и матрицей продолжают действовать касательные напряжения, то на разделение разрушенного композита на части затрачивается работа. Касательные напряжения могут быть связаны с пластической деформацией матрицы, если связь волокно - матрица достаточно прочная, или с трением между волокном и матрицей при разрушении связи между ними. [16]
По данным [6 ], покрытия с гетерогенной структурой имеют высокую износостойкость и пониженную склонность к схватыванию. Считают, что в композиционном материале в результате пластической деформации матрицы приложенная нагрузка действует преимущественно на хрупкую составляющую, наличие которой препятствует движению дислокаций и тем самым увеличивает степень упрочнения матрицы. [17]
 |
Схематическое представление предельной поверхности для системы двух цилиндров, соединенных малой объемной долей прочных продольных волокон, расположенных близко к оси. [18] |
Ожидание получения идеальной адгезионной связи по поверхности раздела фаз, безусловно, является малоперспективным; маловероятным является и получение связи с просто высокой прочностью. Выдергивание волокна, поверхность которого механически соединена с матрицей за счет близко расположенных искривлений поверхности, связано с пластическими деформациями матрицы. [19]
В системах металл-металл, где коэффициенты Пуассона близки, напряжения в радиальном направлении незначительны. Напряжения в поперечном направлении малы по сравнению с продольными в упруго-упругой области работы волокна и матрицы, однако они существенно возрастают при пластической деформации матрицы. [20]
 |
Влияние различных добавок к раствору 3 5 % - ного хлористого натрия на коррозионное растрескивание катодно поляризуемой стали с содержанием 18 % Ni. [21] |
Различие между этой моделью и моделью разрушения пленки, как полагают, в значительной степени связано с тем, какая роль отводится процессу разрушения пленки и последующему растворению металла как контролирующему фактору. Однако иногда утверждают, что речь идет лишь о расширении модели разрушения пленки, поскольку трещина, возникшая в хрупкой пленке, может продвигаться в пластичный основной металл на значительную глубину, прежде чем будет остановлена за счет пластической деформации матрицы. Доказательства, которые приводятся в пользу таких аргументов, обычно основываются на прерывистом характере развития трещины, определяемом или по измерению удлинения образца, или по измерению акустической эмиссии в процессе распространения трещины коррозионного растрескивания, или по фрактографии изломов. Однако такие наблюдения часто можно объяснить с позиций ступенчатого развития деформации ( без образования трещин) металла перед вершиной трещины, а не за счет хрупкого механического распространения трещины, поскольку для очень пластичных сплавов нет прямого доказательства того, что распространение трещины может происходить за счет скола. Однако возможно, что для материалов с сильной чувствительностью к надрезу для таких, как некоторые высокопрочные стали, скорость распространения трещины может целиком зависеть от ее механического развития. Такие случаи, если они существуют - хорошее связующее звено с третьей моделью образования трещины. [22]
Большинство мартенситных превращений отличается от только что описанных тем, что в поликристаллических образцах не образуются пластины с параллельными гранями, а в монокристаллах не наблюдается превращение с одной поверхностью раздела. Рассмотрим образование отдельной линзовидной пластины. Изменение формы и объема должно быть скомпенсировано упругой или пластической деформацией окружающей матрицы, и кинетика образования пластины зависит от того, достигают ли напряжения в матрице ее предела текучести прежде, чем прекращается рост пластины. При постоянной форме упругая энергия в матрице пропорциональна, как это обычно принимается в классической теории зарождения, превратившемуся объему, так что при наличии достаточной движущей силы свободная энергия по мере роста пластины непрерывно уменьшается. Рано или поздно рост в направлении, параллельном габитусной плоскости, прекращается, и дальнейшее увеличение объема пластины может привести к тому, что рост упругой энергии будет происходить быстрее, чем уменьшение свободной энергии. При некотором размере пластины свободная энергия может достигнуть минимума; пластина этого размера при данном значении движущей силы будет находиться в обратимом равновесии с матрицей. Если при уменьшении температуры движущая сила увеличивается, пластина подрастает до установления нового равновесия; если движущая сила уменьшается, пластина уменьшается в размере. Более того, можно заставить пластину расти или сокращаться, прикладывая соответствующие внешние напряжения, так что химический и механический эффекты взаимозаменяемы. [23]
Напряжение в композиционном материале, при котором заканчивается начальная линейная область, определяется пределом пропорциональности алюминиевой матрицы и теми остаточными напряжениями, которые имелись в материале перед его растяжением. Криволинейная форма участка кривой напряжение - деформация, предшествующего стадии 2, определяется наклепом матрицы и распространением пластической деформации в образце. Стадия 2, хотя и близка к линейной, не является отражением полностью упругого поведения композиционного материала, поскольку она складывается из упругой деформации волокна и пластической деформации матрицы, причем последняя происходит при постоянной скорости наклепа. Деформация, происходящая в этой области, не полностью обратима. Наклон кривой на этом участке может быть подсчитан по уравнению ( 4), где вклад матрицы определяется скоростью ее наклепа. [24]
 |
Плоская модель структуры композита с дефектами в волокнах.| Развитие картины растрескивания при повышении напряжения 1 - без учета взаимодействия микротрещин. [25] |
Характеристика трещиностойкости - критический коэффициент интенсивности напряжений К - связывался с эффективной поверхностной энергией G соотношением Ирвина К fCG, где С - величина, зависящая от упругих характеристик тела и имеющая размерность напряжения. Величина G представлялась в виде G G ДС ( а), где G определяется линейным суммированием величин компонентов и не зависит от множественного растрескивания, Д ( 7 ( а) - приращение, которое определяется плотностью микротрещин, т.е. работа, затрачиваемая на множественное растрескивание. Практически диссипация энергий у конца макротрещины принималась в виде G G ( l vri) где G - диссипация энергии за счет пластических деформации матрицы в окрестности магистральной трещины, v - коэффициент эффективности диссипации энергии на микротрещинах и п - п ( а) - количество микротрещин, увеличивающееся по мере увеличения уровня нагрузки. [26]
Помимо достаточно хорошей температурной стабильности и термостойкости следует отметить высокую жаропрочность угле-алюминиевого композиционного материала. На рис. 31 показано изменение предела кратковременной прочности углеалюминия в зависимости от температуры испытаний. Установлено, что прочность материала во всем исследованном температурном интервале изменяется незначительно. Учитывая, что при температуре 540 С вклад матрицы в прочность композиции чрезвычайно мал, можно описать прочность материала следующей формулой: ас oFVF, где индексы С и F относятся к композиционному материалу и волокнам соответственно. Исследование поверхности разрушения образцов показало, что при испытаниях в температурном интервале от комнатной температуры до 425 С в микрообъемах наблюдается пластическая деформация матрицы, в то время как при 540 С наблюдается аномально хрупкий характер разрушения матрицы, сопровождающийся незначительным расслоением материала по межфазной поверхности. [27]
Малый объемный процент матрицы, ведущий к созданию тонкой пленки матричной фазы между относительно жесткими, с высоким модулем хрупкими волокнами, может вызывать такое стеснение пластической деформации. Для данного объемного содержания волокна уменьшение толщины матрицы или расстояния между волокнами происходит вследствие уменьшения диаметра упрочняющего волокна или фазы. Эффект может быть очень сильным, как видно из следующего примера. Сравним два композиционных материала, содержащих 40 об. % волокна. В первом - волокна имеют диаметр 500 мкм, а во втором - 5 мкм. Для точного подсчета расстояния между волокнами необходимо использовать гексагональное или квадратное расположение волокон, что позволит определить среднюю толщину матрицы. Волокно с большим диаметром ( 500 мкм) будет иметь толщину покрытия матрицей, равную 150 мкм, тогда как для волокна диаметром 5 мкм толщина матрицы составляет 1 5 мкм. Стеснение пластической деформации матрицы при испытаниях на выдергивание выражается увеличением ее сопротивления сдвигу при расстоянии между волокнами 25 мкм. [28]
Страницы: 1 2