Ю., Ташкеева Г.Қ. Физикалық материалтануға кіріспе
жүктеу/скачать 5,26 Mb.
|
treatise13466
- Бұл бет үшін навигация:
- Температура өткізгіштік
- § 7. Механикалық қасиеттер
| Суыққа тұрақтылық – температура төмендеген кезде материалдардың өзінің қасиеттерін сақтап қалу қабілеті. Ол органикалық электроизоляцияланған материалдар үшін маңызды. Төмен температура кезінде олардың электрлік қасиеттері жақсарады, бірақ олар иілгіштігі мен майысқақтығын жоғалтады, материалдардың бұзылуына алып келетін қажет емес қаттылық пен морт сынғыштыққа ие болады.
Практикада барлық маңызды эксплуатациялық қасиеттерін сақтайтын төменгі және жоғарғы температуралық шегін көрсететін температураның жұмыстық аралығы ұғымы қолданылады. Температура өткізгіштік – заттың жылулық инерциялылығының өлшемі. Бұл параметр станционарлы емес жылулық үдерістерде заттың температурасының өзгеру жылдамдығын сипаттайды. Жылу өткізгіштік коэффициенті (мс): αТ= (1.52) формуласымен анықталады. Мұндағы, ρ – зат тығыздығы, с – меншікті жылусыйымдылық. § 7. Механикалық қасиеттер Материалдың механикалық қасиеттері деформация (серпімді және пластикалық) мен бұзылуға қарсы тұру қабілеті. Механикалық қасиеттерді зерттеу материалдың табиғаты және диагностикалық мақсаттарда қолданылуы мүмкін ақаулар мен олардағы мінезі туралы ақпарат алуға мүмкіндік береді. Механикалық қасиеттерге серпімділік, материалдың беріктілілігі (деформацияға қарсы тұру) және материалдың пластикалығы (бұзылусыз формасы мен өлшемін өзгерту қабілеті). Кернеулік σ паскальмен (Па), деформация ε –пайызбен, созылу ( ) немесе қима аудан ( ) өлшенеді. Беріктілік – қатты дененің сыртқы механикалық күш әсерінен формасы мен бұзылуға қайтымсыз өзгеруі. Беріктілік – материал түзілген атом, молекула, иондар арасындағы әсерлесу күшімен анықталады. Деформация – оның бөлшектері өзара орналасуының өзгеруі әсерінен заттың өлшемі мен формасын өзгертуі. Ол сыртқы күштер әсерінен өтеді, сондай-ақ материалдың құрылымында пайда болатын ішкі өріс кернеулігі әсерінен де болады. Деформацияның негізгі түрлері: созылу, сығылу, айналу, қию, иілу. Денелерде немесе оның бөлігінде механикалық кернеу – нормальды және жанама (қозғалғыштық) пайда болады. Механикалық кернеулік – үлгінің көлденең қима ауданының бірлігіне есептелген күш (салмақ) шамасы. Материалдардың беріктік сипаттамаларын анықтау үшін кернеуліктің деформация дәрежесіне тәуелділік графиктері қолданылады. Деформация кезінде тек геологиялық параметрлер ғана өзгеріп қоймайды, атомдар арасындағы қашықтың өзгеруі әсерінен материалдардың құрылымы мен қасиеттері өзгереді. Серпімді және пластикалық деформация болып бөлінеді. Серпімді деформация – кристалдық тордағы атомдардың тепе-теңдік жағдайдан қашықтыққа, ережеге сай тордың аз периодқа жылжуы нәтижесінде пайда болады және сыртқы күш әсері тоқтаған кезде жоғалады. Серпімді деформация аумағында Гук заңы орындалады: σ=Еε; мұндағы, Е –нормалды серпімділік модулі немесе Юнг модулі. Серпімділік аумақта күш тоқтаған кезде үлгінің ұзындығы мен көлденең қимасының ауданы бастапқы мәндермен айырмасы болмайды, яғни материалдың бастапқы формасы мен өлшемі қалпына қайта келеді. Практикада серпімділік шегін бағалау үшін серпімділіктің шартты шегі – белгілі берілген шаманың (0,001; 0,003; 0,005%) қалдық деформацияның пайда болуына сәйкес келетін кернеулік өлшенеді. Әдетте, қалдық деформация 0,005% болғанда серпімділік шегі σ0,005 белгіленеді. Аққыштық шегіне жеткенде материалдың пластикалық деформациясы үдерісі басталады. Осы кезде үлгінің көлденең қима ауданының азаюы болады. Пластикалық деформация кристалдың бір бөлігінің басқа бір бөлігіне қатысты қозғалуымен (жылжуымен) байланысты, күшті алып тастаған соң жоғалады. Жылжу кристалдағы дислокациясы қозғалуының нәтижесінде жүзеге асады. Осы кезде кристалл бөліктерінің арасындағы байланыс бұзылмайды, бірақ кристалдық тордағы атомдардың өзара орналасуы өзгереді. Пластикалық деформацияға қажетті күш шамасы дисклокация мен олардың қозғалу мүмкіндігінің бар болуымен анықталады. Идеалды кристалдың деформациясы үшін барлық атомдардың бір уақытта жылжуы қажет етілетін үлкен күш жұмсау қажет етер еді, сондықтан беріктіктің теориялық шегі реалдылыққа қарағанда екі қатарға жоғары. Қазіргі уақытта дислокация тығыздығы өте төмен жіп тәрізді монокристалдар өсірілуде, мұндай кристалдардың беріктігі теориялық мүмкіндігіне жақын. Мұндай кристалдардың өлшемдері бірнеше мкм-ден аспайды. Дислокация концентрациясы арасындағы монотонды тәуелділікті және оның пластикалылығы дислокация концепциясы соншалықты үлкен болғанша ғана бақыланады, осы кезде материалдың деформациясы бір-біріне қатысты қозғалысына кедергі жасай бастайды. Деформацияланған аумақ дислокация айналасында пайда болады, ол қалдықтың кернеулігін сипаттайды. Егер дислокацияның қозғалысы кезінде мұндай екі облыстар жабылса, онда кейінгі дислокациялар бір-біріне қатысты қозғалуы үшін көп күшті қажет етеді. Бұл материалдың пластикалылығының төмендеуіне алып келеді. Материалдың пластикалық деформацияға қабілеттілігіне химиялық байланыс түрі әсер етеді. Ковалентті және иондық байланыстағы (C, Si, Ge, NaCl, шыны, керамика және т.б.) материалдар қарапайым жағдайларда пластикалық деформацияға ұшырайды, металдық байланыстағы көптеген материалдар мен кейбір полимерлі материалдар толығымен пластикалық болып келеді. Серпімді деформациядан айырмашылығы пластикалық деформация кезінде σ және ε арасындағы сызықтық байланыстар бұзылады. σ кейбір мәндерінде үлгі одан кейінгі күштің ұлғаюынсыз деформацияланады. Мұндай құбылыс ағу деп аталады және аққыштық шегімен (σТ) сипатталады. Одан әргі σ ұлғаюы кезінде үлгі ұзындығы ұлғаяды және жарылыс пайда болады. Жарылыс көлденең қимада лездік жергілікті азаюды тудырады. Материалдың беріктігі күштің максималды мәніне сәйкес үлгінің бұзылуы әлі болмайтын механикалық кернеулікпен сипатталады. Ол беріктілік шегі немесе уақытша кедергі (σу) деп аталады, ол шартты болып келеді және үлгінің бастапқы ауданына (S) түсетін үлкен (Fmax) күш қатынасымен анықталады: σв= . (1.53) Егер осы күшті алғанда, онда үлгі ұзын және жіңішке болады, бастапқы созылғанға қарағанда, яғни пластикалық деформация қайтымсыз. Пластикалық бір сипаттамасы пластикалық деформацияланған материалдың салыстырмалы ұзаруы: ε= . (1.54) Басқа сипаттамасы салыстырмалы созылуы: . (1.55) Пластикалық материалдар үшін бұл сипаттамалар әдетте, 10 пайызды құрайды. Беріктілік шегі сығу кезінде созылумен анықталады: . (1.56) Ал иілу кезінде: . (1.57) мұндағы, Fсығу, Fиілу – сәйкесінше сығу мен иілу кезіндегі бұзу күштері; L сыналатын үлгі жататын тіректер арасындағы қашықтық; b, h – үлгінің ені мен биіктігі. Беріктік шегін арттыратын кернеулік кезіндегі деформация материалдың бұзылуына алып келеді. Қозғалыстағы дислокациялар өздерінің жолдарында концентрациясы мен кернеулігі жоғары жерлердегі кедергілерге (үлгінің беткі қабаты; фазалар шекарасы, дән шекарасы, аралық дән және т.б.) кезігеді. Бұл жерлерде микросызаттар пайда болады, сосын олар өседі және үлгінің барлық жеріне таралады. Бұзылу тұтқыр және морт сынғыштық болуы мүмкін: тұтқыр бұзылу кезінде пластикалық деформация үлкен мәнге жетеді және сызаттардың өсуі үшін әсер ететін кернеулік қажет. Тұтқыр бұзылу көптеген металдар мен құймаларға, органикалық полимерлерге және т.б. тән. жүктеу/скачать 5,26 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|