Деформация полученные

Три физич. состояния полимеров (стеклообразное, высокоэластич. и вязкотекучее) обнаруживаются при малых напряжениях. При больших напряжениях деформация полимеров приобретает ряд новых качественных особенностей, влияющих на прочность и механизм разрушения. Это влияние особенно ярко выявляется при растяжении твердых полимеров (кристаллич. и аморфных), когда наблюдается холодная вытяжка. При этом возникает ориентированная структура, резко упрочняющая материал. Разрыв полимеров в большинстве случаев происходит в ориентированном состоянии, полученном либо предварительно (волокна), либо в процессе испытаний на разрыв, т. е. всем другим видам, за исключением хрупкого, предшествует высокоэластическая деформация. Хрупкая прочность одного и того же полимера может сильно различаться и зависит от величины предварит, ориентации.

А с к а д с к и и А. А., Деформация полимеров, «Химия», 1973.

3.3. Деформация полимеров в стеклообразном состоянии при напряжениях меньше тех, которые вызывают вынужденную эластичность. Выше обсуждалась деформация аморфных полимеров в стеклообразном состоянии при больших напряжениях, способных вызвать вынужденную эластичность. Рассмотрим теперь бегло

4. Деформация полимеров, находящихся в кристаллическом состоянии. Кристаллические полимеры при малых деформациях ведут себя, как обычные твердые тела, при больших же деформациях претерпевают фазовый переход от изотропной фазы к ориентированной.

1.10.2.3. Деформация полимеров

Деформация полимеров зависит также от скорости нагружения и температуры. При Т< Гст деформационные кривые кристаллических и стеклообразных полимеров подобны. Полимеры с кристаллическим и стеклообразным строением могут быть ориентированы термомеханическим воздействием. При медленном растяжении таких полимеров, находящихся в высокоэластичном или вязкотекучем состоянии (Т> 7^), макромолекулы и элементы надмолекулярных структур могут ориентироваться в силовом поле, приобретая упорядоченную структуру (текстуру). Различают одяо-(волокна) и многоосную (пленки) ориентации.

1.10.2.3. Деформация полимеров................,.................................127

Деформация полимеров, т. е. переход кинетических структурных единиц (звеньев, сегментов, всей макромолекулы, различных морфологических форм надмолекулярных образований) в новое равновесное состояние под действием механических сил, описывается не одним, а целым набором времен релаксации, или спект-, ром релаксации. Тип и величина деформации зависят от соотношения времени релаксационных переходов и времени воздействия внешнего механического поля.

Для понимания некоторых особенностей диаграмм напряжение—деформация полимеров полезно проанализировать поведение простых моделей. На рис. 5.1 показаны диаграммы напряжение—деформация для четырех простейших моделей при двух скоростях растяжения [1 ]. Поведение пружины (рис. 5.1, а) характеризуется постоянным модулем упругости, не зависящим от скорости растяжения, т. е. ее деформации подчиняются закону Гука. Начальный угол наклона диаграммы является константой, пропорциональной модулю упругости. В противоположность ^пружине демпфер не обладает упругостью, и сила сопротивления движению в нем поршня пропорциональна скорости растяжения (рис. 5.1, б). Деформация модели Кельвина—

приведена на рис. 5.10. Разрушающее напряжение аь приводится к некоторой общей температуре Т0 умножением напряжения аь, найденного при температуре Т, на Т/Т0. При понижении температуры или повышении скорости деформации концы экспериментальных диаграмм а—е укладываются на огибающую разрывов против часовой стрелки. Например, диаграмма О А на рис. 5.10 превра-щается'в кривую 0В при понижении температуры. На рис. 5.10 диаграммы_ОЛ, ОВ^и ОС являются типичными диаграммами напряжение—деформация полимеров, и точки разрушения лежат на огибающей. Эластомерам соответствует нижняя часть этой кривой, стеклообразным полимерам — верхняя. При этом аь рассчитывается . по площади начального поперечного сечения образцов, а не фактического сече-

Испытания при 297, 200, 77 и 4 К проводили на универсальной испытательной машине, оборудованной автоматической системой записи диаграммы «нагрузка — деформация». Полученные результаты представляют собой средние значения трех (а чаще пяти) испытаний. Замеры деформации при комнатной температуре осуществляли с помощью стандартных тензометров; для замеров при низких температурах были сконструированы специальные крио-

Несмотря на различие деформации зерен в зависимости от скорости, в области, прилегающей к разрушению, микротвердость мало зависит от скорости ударного растяжения: кривые микротвердость — деформация, полученные на образцах, разрушенных с различной скоростью, близки. Основная доля упрочнения обусловлена пластической деформацией, а скорость растяжения выше 16 м/с не приводит к росту упрочнения, как следует из результатов, представленных на рис. 45.

Рис. 5.24. Диаграммы напряжение— деформация, полученные при растяжении пластмасс, армированных мелкими стеклянными дисперсными частицами.

казаны кривые напряжение-деформация, полученные при раз-

Рис. 3.25. Кривые напряжение—деформация, полученные при испытании медных образцов [65]:

На рис. 1.18 показаны [10] кривые напряжение — деформация, полученные при растяжении при различных температурах монокристаллических образцов сплава, % (по массе): Си — 34,7Zn — 3,OSn, в котором происходит термоупругое мартенситное превращение. Характерным является то, что форма кривых напряжение — деформация значительно различается в зависимости от соотношения между характеристическими температурами превращения сплава (Ms, Mf,As и Af) и температурой испытаний Т. При Af < Т после упругой деформации исходной фазы происходит пластическая деформация, однако деформация почти полностью исчезает при снятии нагрузки. Эта нелинейная упругость, при которой происходит возврат кажущейся пластической деформации около 7 %, независимо от причин называется общим термином псевдоупругость. В данной книге этот вид псевдоупругости по причинам,

Типичным примером, характеризующим деформационное поведение монокристаллов, являются результаты исследования сплава Си — AI — Ni. На рис. 2.50 показаны [44] кривые напряжение — деформация, полученные при растяжении монокристаллических образцов сплава [% (по массе)] Си — 14,5 AI — 4,4 Ni в широком интервале температур, включающем Т превращения. При Г < Мs перед деформацией существует термически равновесная мартенситная 7-'фаза. Миграция поверхности раздела мартенситной и исходной фаз или двойниковой границы внутри мар-тенситных кристаллов обусловливает механизм деформации при низких напряжениях. Поэтому на кривых не наблюдается области упругой деформации и легко происходит пластическая деформация. В интервале М — Af наблюдается область упругой деформации исходной фазы до того, как под действием напряжений образуется мартенситная 7i -фаза. В тот момент, когда напряжения вызывают образование мартенсита, происходит значительное падение ••-^ряжений. Это явление связано с механизмом образования мартенситной у\-фазь\. Она образуется мгновенно в большом объеме, при этом высвобождается большая энергия деформации и происходит значительная релаксация напряжений. При Г < Af при снятии нагрузки деформация сохраняется частично или полностью, однако затем при нагреве происходит полный возврат деформации. В связи с этим восстанавливается форма, то есть сплавы проявляют эффект памяти формы. При Т > Af мартенситная 0^-фаза образуется под действием напряжений, поэтому при этих температурах (рис. 2.50) большого падения напряжений не происходит, однако вблизи точки

Свойства проволоки для исправления положения зубов определялись путем испытаний на изгиб и кручение (по стандарту ADA) (рис. 3.62). Для оценки свойств проволоки при испытаниях на изгиб измерялись изгибающий момент при изгибе на угол до 90° и остаточная деформация. При испытаниях на скручивание измерялись момент, образующийся при скручивании на 720 °С, и остаточная деформация. Полученные таким образом свойства сравнивались с аналогичными свойствами нержавеющих сталей.

Одна из причин, позволяющих считать, что механические свойства плутония зависят от внутренних напряжений и дефектов, заключается в большом различии между измеренными значениями предела прочности при растяжении и предела прочности при сжатии. При комнатной температуре прочность при растяжении составляет менее половины прочности при сжатии. Па рис. 12 показаны типичные кривые напряжение —деформация, полученные Шонфельдом [169]. Таким образом, было найдено, что V литых и механически обработанных образцов прочность при сжатии составляет порядка 88—ПО кг/лиг2, а прочность при растяжении, по данным лосаламосских исследователей [169], не более 31—38 кг!мм*.

Динамические диаграммы напряжение — деформация, полученные во время испытаний на усталость образцов из различных материалов без учета концентрации напряжений, изображены на рис. 5.2. На каждой кривой точкой отмечено напряжение, соответствующее разрушению гладкого образца при 107 циклов. Там, где эти точки лежат за пределами линейного участка диаграммы, в образце будет возникать циклическая пластическая деформация. В подобных случаях для образцов с концентраторами будет также возникать перераспределение напряжений, вызывающее повышение выносливости в условиях концентрации/Следует отметить, что это явление имеет место только у мягкой и аустенитной сталей.

Рис. 13. Кривые напряжение — деформация, полученные при растяжении в продольном направлении композиционного материала алюминиевый сплав 2024 , упрочненный волокном бора (64 об. %) диаметром 150 мкм: / — после термообработки по режиму Т-6; IJ — состояние после изготовления (F); 1 — начальная текучесть; Е1 = = 28,6- IQio н/м2; ES = 25,8- 101° Н/м2; Е'ч. — 25,0- 10Ю