|
|
Научный семинар Физико-Математического Факультета Смоленского Государственного Университета
17 мая 2024 г. 13:00, г. Смоленск, СмолГУ, ФМФ, корпус 2, ауд. 233
|
|
|
|
|
|
Высокотемпературная ползучесть и охрупчивание материалов в условиях длительной эксплуатации
Саитова Регина Ренатовна Санкт-Петербургский Государственный Университет
|
Количество просмотров: |
Эта страница: | 38 |
|
Аннотация:
Под действием сравнительно небольших напряжений и высоких температур
металлические материалы становятся хрупкими и разрушаются с небольшой величиной
остаточной деформации. Эта проблема известна как проблема тепловой хрупкости
металлов. Этот эффект наблюдается в элементах многих важных инженерных объектов, в
частности, энергетических и атомных силовых установках, поэтому проблема хрупких
разрушений стала предметом многочисленных теоретических и экспериментальных
исследований.
При изучении ползучести металлов вплоть до разрушения обычно выделяют два
основных механизма разрушения: вязкий и хрупкий. Вязкое разрушение возникает в
результате процесса ползучести, характеризующегося большими сдвиговыми
деформациями, хрупкое разрушение связано с появлением микропор и микротрещин и их
постепенным слиянием. Под воздействием сравнительно небольших напряжений и
высоких температур (около половины температуры плавления) в металлических
материалах накапливается межзеренная пористость, что способствует переходу материала
в хрупкое состояние.
Используются различные физико-механические методы для описания процессов
деградации металлических материалов при длительном температурном и силовом
воздействии. Работоспособность металлов определяется главным образом процессами
повреждения, способствующими охрупчиванию материала и появлению эффекта
тепловой хрупкости. Физическими методами исследований было установлено, что
явление тепловой хрупкости свойственно всем металлическим материалам и связано с
процессами накопления пористости по границам зерен по механизму диффузии вакансий
и зернограничного проскальзывания.
В работе эти процессы рассматриваются феноменологически, с использованием методов
рассеянного разрушения и механики разрушения. Необратимое изменение плотности
(разрыхление) материала рассматривается как параметр поврежденности. С учетом этих
положений сформулированы взаимосвязанные кинетические уравнения для параметра
поврежденности и деформации ползучести. Получены точные, приближенные
аналитические и численные решения этих уравнений. Построены соответствующие
теоретические кривые и сопоставлены с экспериментальными результатами для
определения закономерностей накопления повреждений в условиях высокотемпературной
ползучести, полученных для различных металлов и сплавов. Показано, что
экспериментальные результаты хорошо согласуются с теоретическими. На временном
интервале 30-500 часов они представлены в виде прямых линий и имеют общий характер
независимо от материала и температурно-силовых воздействий, что указывает на
существование единого закона процессов разрушения и косвенно подтверждает
правильность выбора физического параметра поврежденности.
|
|