Оптическим микроскопом

Отдельные группы пластмасс обладают: высокой удельной прочностью, высокими антифрикционными или фрикционными свойствами, оптическими свойствами (прозрачностью и бесцветностью).

Лучистый теплообмен между телами, в отличие от теплопроводности и конвекции, может осуществляться и при отсутствии промежуточной среды (в вакууме). Он обусловлен только температурой и оптическими свойствами тел, участвующих в теплообмене.

Количество энергии, излучаемое телами, резко возрастает с повышением температуры, поэтому роль лучистого теплообмена особенно велика в процессах, протекающих при высоких температурах. Тепловое излучение определяется только температурой и оптическими свойствами излучающего тела.

Для определения лучистых тепловых потоков, которыми обмениваются различные тела, наряду с физическими (оптическими) свойствами (например, коэффициентом излучения) необходимо также учитывать геометрические факторы. К ним относится угловой коэффициент излучения. Местное (локальное) значение углового коэффициента может быть найдено из соотношения

Тепловое излучение — процесс распространения теплоты с помощью электромагнитных волн, обусловленный только температурой и оптическими свойствами излучающего тела; при этом внутренняя энергия тела (среды) переходит в энергию излучения. Процесс превращения внутренней энергии вещества' в энергию излучения, переноса излучения и его поглощения веществом называется теплообменом излучением. В природе и технике элементарные процессы распространения теплоты — теплопроводность, конвекция и тепловое излучение — очень часто происходят совместно. •

Рис. 17-2. Система плоскопараллель- ветствии с количеством установленных тел с одним экраном. ных экранов и их оптическими свойствами. Предположим, что поглоща-

здесь k обозначает отдельные тела или зоны поверхности излучающей системы с постоянными температурами и оптическими свойствами. В предельном случае полагается, что число зон я—>-оо, а поверхности отдельных зон стягиваются в точки и /V->-0.

Для нас наибольший интерес представляют те лучи, возникновение которых определяется только температурой и оптическими свойствами излучающего тела. Такими свойствами обладают световые и инфракрасные лучи, т. е. лучи с длиной волны приблизительно от 0,4 до 800 мкм. Эти лучи и называют тепловыми, а процесс их распространения, тепловым излучением или радиацией.

Для нас наибольший интерес представляют те лучи, возникновение которых определяется только температурой и оптическими свойствами излучающего тела. Такими свойствами обладают световые и инфракрасные лучи, т. е. лучи с длиной волны приблизительно от 0,5 до 800 мкм. Эти лучи и называют тепловыми, а процесс их распространения — тепловым излучением.

Методы фотоупругости применялись также в макромеханиче-ских исследованиях композитов. Метод фотоупругих покрытий, позволяющий определить средние деформации на поверхности, успешно применялся Дэлли и Алфиревичем [13], а также авторами работ [20, 57]. Новый метод, предложенный Пи и Найтом [51], Сэмпсоном [60], а также Дэлли и Прабхакараном [14], основан на использовании обладающих двойным лучепреломлением прозрачных моделей волокнистого композита с анизотропными упругими и оптическими свойствами.

Из угля «добывают» германий, один из редчайших элементов, широко применяемый в радиолокационных устройствах, полупроводниковых приборах, в производстве стекол, обладающих специальными оптическими свойствами, и люминесцентных ламп. Германию зачастую сопутствуют галлий, молибден, цинк, свинец и некоторые другие элементы. Советские ученые разработали и осуществили в крупнопромышленном масштабе процесс фа-кельно-слоевого сжигания германиеносного угля, при котором степень извлечения германия достигает 70 %.

Если фрагменты крупные, то они хорошо видны при изучении под оптическим микроскопом. На рис. 13 показана микроструктура металла, состоящего из крупных зерен, которые в свою очередь состоят из фрагментов и блоков.

При еще более низкой температуре (что соответствует изгибу С-кривой) дисперсность продуктов еще более возрастает, и дифференцировать под оптическим микроскопом отдельные составляющие феррито-цементитной смеси становится почти невозможно, но при наблюдении под электронным микроскопом пластинчатое строение обнаруживается вполне четко (рис. 189). Такая структура называется троститом1.

(точки со штрихами). При определенном числе циклов и уровне напряжений (кривая 1) образуется множество трещин, видимых под оптическим микроскопом (заштрихованные точки). Начало образования металлографически обнаруживаемых трещин условно считают порогом трещинообра-з о в а н и я. У низколегированных и углеродистых сталей первые трещины появляются при напряжениях, равных 0,7 — 0,8 разрушающего напряжения; у высоколегированных сталей и сплавов алюминия и магния микротрещины обнаруживаются уже при напряжениях, равных 0,4—0,6 разрушающего напряжения. Порог трещинообразования снижается с укрупнением зерна. Микротрещины могут длительное время оставаться в пределах кристаллических объемов (нераспространяющиеся трещины), не вызывая заметного снижения прочности.

Для исследования под оптическим микроскопом изготовляются одноступенчатые пластиковые или угольные реплики по методике, применяемой в электронной фрактографии. Пластиковые реплики, снятые с излома, оттеняются каким-либо металлом (хром, серебро) и могут быть установлены, так же как и угольные, для исследования на оптическом микроскопе. Для удобства при помещении на предметный столик микроскопа реплика может укладываться на сетку или отверстие безопасной бритвы. В случае необходимости исследовать включения, имеющиеся на поверхности излома, их форму, размер, количество, эффективно изготовление одноступенчатых экстракционных угольных реплик.

Электронным микроскопом по аналогии с оптическим микроскопом называют электронно-оптический прибор, служащий для получения сильно увеличенных изображений малых предметов. В отличие от оптического микроскопа в электронном микроскопе используются не световые лучи, а электронные, а вместо стеклянных линз — линзы электронные (электростатические или магнитные). Возможность построения короткофокусных линз позволяет конструировать электронные микроскопы с большим увеличением. Увеличения, которые можно получить с помощью электронного микроскопа, достигают 100 000 раз и более, тогда как лучшие оптические микроскопы дают увеличение порядка 2000 раз. Объект, предназначенный для рассматривания в электронном микроскопе, должен быть настолько тонким, чтобы электроны в нем не поглощались.

Прицельность анализа обеспечивается встроенным в прибор оптическим микроскопом. Значительное распространение получили комбинированные установки, включающие растровый электронный микроскоп (РЭМ) высокого разрешения (<:10 нм), рентгеновские спектрометры волновой дисперсии, рентгеновский спектрометр энергетической дисперсии, систему автоматизации процесса анализа и обработки полученных результатов с помощью ЭВМ.

Рабочую часть образца для испытания подготавливают в виде шлифа для металлографических исследований. Статическое или циклическое нагружение образца осуществляется на испытательных установках, снабженных длиннофокусным оптическим микроскопом, позволяющим помещать деформируемый образец в ванну с коррозионной средой, а между объективом микроскопа и исследуемой поверхностью устанавливать измерительный микрокапилляр.

(точки со штрихами). При определенном числе циклов и уровне напряжений (кривая 1) образуется множество трещин, видимых под оптическим микроскопом (заштрихованные точки). Начало образования металлографически ' обнаруживаемых трещин условно считают порогом трещинообра-з о в а н и я. У низколегированных и углеродистых сталей первые трещины появляются при напряжениях, равных 0,7—0,8 разрушающего напряжения; у высоколегированных сталей и сплавов алюминия и магния микротрещины обнаруживаются уже при напряжениях, равных 0,4—0,6 разрушающего напряжения. Порог трещинообразования снижается с укрупнением зерна. Микротрещйны могут длительное время оставаться в пределах кристаллических объемов (н е р а с п р о с т р а н я to щ и е с я трещины), не вызывая заметного снижения прочности.

Общая деформация при ползучести вызывается не только грубым скольжением, обусловленным образованием пачек плоскостей скольжения, хорошо видимых под оптическим микроскопом, и проскальзыванием по границам зерен, но и другими процессами. В частности, к таким процессам относятся тонкое скольжение и направленная диффузия атомов металла в поле напряжений. Тонкое скольжение происходит в областях между пачками, где не наблюдается видимых под микроскопом линий скольжения. Наличие тонкого скольжения при растяжении ряда чистых металлов было обнаружено в результате исследований с применением электронного микроскопа [Л- 63]. Прямых доказательств существования тонкого скольжения при ползучести пока нет, но есть ряд косвенных предпосылок, делающих допущение о его существовании весьма вероятным. В частности, сумма пластической деформации вследствие грубого скольжения и проскальзывания по границам зерен обычно существенно меньше общей суммарной деформации при ползучести. Эту разницу можно объяс-

По границам зерен имеется прослойка карбидов. На фотографии микроструктуры (рис. 6-4,а) эта прослойка пересекает поле по диагонали. На границе карбидной прослойки и феррита, а также в самой прослойке, видны поры. На фотографии они получились темными. Снимок сделан с коллодиевой реплики, оттененной хромом. При исследовании той же границы под оптическим микроскопом при увеличении до 2 000 раз обнаружить поры не удалось.

Для очень тонких образцов, а также для дополировки острий используется травление в капле электролита (рис. 2.56), находящейся в петле диаметром 3—5 мм из тонкой проволоки (например, из танталовой проволоки диаметром 0,2 мм). Обычно такой метод используется в совокупности с контролируемым импульсным питанием (по амплитуде и количеству импульсов) и оптическим микроскопом с малым увеличением (до 30). Этим методом были успешно получены острия с радиусом закругления порядка 10~5— 10~6см.