Механизм водородного растрескивания
Механизм водородного разрушения из-за напряжения, вызванного гидридами при условии его стабильности. Водородное усиление дислокационной мобильности "на месте" окружающей среды ячейки. Доказательство водородного разрушения при декогезионном механизме.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 18.12.2017 |
| Размер файла | 947,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Механизм водородного растрескивания
Обзор соответствующих наблюдений
Несмотря на обширное изучение научных разработок, механизм водородного охрупчивания остается неясным. Получили развитие несколько вариантов механизма водородного растрескивания, каждый из которых поддерживается определенным количеством экспериментальных наблюдений и сильной персональной точкой зрения. В итоге три механизма имеют право на существование: напряжение индуцирует (вызывает) формирование гидрида и раскола [1-4], водород усиливает местную пластичность (H.E.L.P) [5-8] и, как следствие, водород вызывает декогезионный механизм [9]. Механизм, который связан с H.E.L.P, все же отличается количеством важных замечаний. Линк предположил, что водород вызывает перелом, тесно связано с жидкостным охрупчиванием металла [11]. В механизме, предложенном Линком, роль водорода найдена в поглощенном водороде на поверхности вершины трещины в отличие от H.E.L.P механизма, который концентрируется на роли растворенного водорода. Предполагается, что поглощенный водород в отличие от других сильно адсорбируемых веществ как кислород, азот и сера, облегчает образование дислокаций на поверхности и, следовательно, вызывает нарушение пластических процессов в вершине трещины [12].
С точки зрения механизма разрушения источник водорода является не единственной значимой проблемой, хотя летучесть водорода, конечно, играет роль в определении возможности действия механизма. Источник водорода играет весьма значительную роль в определении кинетики разрушения окружающей среды.
Напряженное состояние, вызванное образованием гидридов и их расщеплением
Водородное охрупчивание от напряжения, вызванного образованием гидридов и их расщеплением, было предложено Вестлэйком [1] и было окончательно установлено, что действие системы, в которой гидриды либо стабильны или могут стабилизироваться за счет приложения напряжения, равного пределу текучести [13], наблюдается в группе благородных металлов [3, 14-16], титан [4, 17], цирконий [18]. В других системах, таких как магниевые сплавы, напряжения вызывают гидридный механизм (но еще не установлены причины образования гидридов в вершине трещины и вдоль тела трещины). Этот гидридный механизм предлагается подвергнуть микроскопическим исследованиям [4, 19] и термодинамическим расчетам [13]. Некоторые условия протекания механизма:
1. Гидриды будут стабилизированы напряжением в вершине трещины. Благодаря большим объемам, вследствие изменений связанных с гидридными формированиями, химический потенциал гидридов уменьшится в поле напряжений в вершине трещине по сравнению с дальней зоной трещины. Местная сольватная температура уменьшается, приложением напряжения равного пределу текучести и гидриды образуются преимущественно в вершине трещины [13].
2. Водород должен быть значительно подвижным, чтобы скорость образования гидридов в вершине трещины была достаточной для распространения в гидридах. Это описывается функцией водородного коэффициента диффузии (температуры), кинетикой гидридного осаждения [92] и интенсивностью напряжений в вершине трещины (которая контролирует скорость распространения трещины) [21].
3. Гидридная фаза должна быть «хрупкой», т.е. интенсивность критического напряжения для разрушения KIC, должна быть значительно меньше, чем твердость водородного раствора [22, 23].
В общем, механизм охрупчивания это есть результат раскола хрупкой фазы водорода и разрушение поверхности вследствие расщепления в естественной среде. Однако этот хрупкий процесс разрушения может предшествовать накоплению пластичности необходимой для увеличения напряжения до уровня необходимого для образования гидридов. В случае, где уже существуют осажденные гидриды и происходит раскол под напряжением, их распространение в смежном твердом растворе контролируется напряжением, которое вызывается образованием дополнительных гидридов в вершине трещины. Так при реальной чувствительности пластичность, которая может привести к завершенному пластичному разрушению, является конкурентоспособной с хрупким процессом разрушения вследствие напряжения, вызванного образованием и расколом хрупкой гидридной фазы. Как следствие, термодинамика и кинетика данного механизма, напряжение, вызванное гидридным охрупчиванием, являются тяжело определяемыми при низком уровне прочности и в диапазоне средних температур [15]. Диапазон температур (который оказывает влияние совместно с наложенной скоростью деформации) ограничивается (низкий коэффициент диффузии водорода) кинетикой гидридного осаждения, которая вызывает пластичное разрушение до образования гидридов, а при высоких значениях температур пластическое разрушение происходит до увеличения напряжения до уровня, образования гидридов в вершине трещины.
Водород (связанный с напряжением), вызванный второй фазой охрупчивания, наблюдается в метастабильных нержавеющих сталях [24-26]. В этих системах было предположено, что водород уменьшает температуру Md, что в свою очередь вызывает образование б' - мартенсита или е-мартенсита в области напротив вершины трещины, которое ведет к разрушению [24, 25]. Далее, было предложено, что расширенная fcc фаза металлов г* образует и приводит к разрушению [27, 29]. Вторая фаза охрупчивания соответсвует общему поведению образцов и теории гидридного охрупчивания.
Пока понимание механизма разрушения относительно завершено, но остается некоторое количество острых вопросов, которые вызывают дополнительный интерес, такие как:
а) Почему образование гидридов характеризуется низким значением коэффициента KI? Измеренная энергия поверхности разрушения NbH приблизительно равен чистому Nb. Постоянная упругости и фонон дисперсионной кривой гидридов не предполагают уменьшение прочности границ гидрида в группе благородных металлов, которые крайне пластичные в их чистых состояниях. Было выдвинуто одно предположение на основе закрепления дислокаций промежуточными атомами водорода H [22].
б) Кинетика распространения трещины под этим механизмом разрушения не так широко изучена и смоделирована. Общий вопрос применимости механизма разрушения к системе, в которой другие фазы вызванные напряжениями в присутствии водорода, исследованы частично. Такие системы включают водородное охрупчивание нержавеющих сталей и напряжения, стабилизирующие образование оксидов и других хрупких фаз в вершине трещины. Не были проведены эксперименты при критических показателях, которые определяют механизм разрушения.
Водородное усиление локальной пластичности - H.E.L.P.
Микроскопические исследования
C.D. Beachem, основывающийся на фрактографических исследованиях стали, первый предложил, что водородное охрупчивание это неправильное название и что разрушение случалось за счет локальных пластических процессов [5]. Такие наблюдения были сделаны при недавних расширенных исследованиях. В системах, которые не образуют стабильно гидридов, и системы, в которых напряжения вызваны гидридными образованиями, показали что «водородное охрупчивание» случается при механизме водородного усиления локальной пластичности (H.E.L.P.) [6, 8, 30], (в случае системы, образующей гидриды, этот механизм происходит при условии, что напряжения возникают не при образовании гидридов, т.е. при условии, что трещина вынуждена распространяться быстрее, чем происходит диффузия водорода в вершине трещины, которая может стать причиной образования гидридов [4]). Механизм H.E.L.P. основывается на глубоких исследованиях: в диапазоне температур и скорости деформации, в широком диапазоне материальных систем, в присутствии водорода в твердом растворе, уменьшающего барьер дислокационной активности, увеличивающий их мобильность, и вызывающий образование высоко деформированных областей. В результате высоко локализованного напряжения, вызванного пластическими процессами, локализованные области смягчались в присутствии водорода в твердом растворе. В этом механизме процесс разрушения - процесс высоко локализованного пластичного разрушения идет быстрее охрупчивания. Такой нелогичный процесс говорит о том, что макроскопическая пластичность ограничивается началом обширной локализованной пластичности. Предлагается измерение разрушения, т.е. определение значения напряжение разрушения, определение хрупкого разрушения, несмотря на факт того, что процесс разрушения есть результат локализованной пластичности. Эксперименты, на которых основывается H.E.L.P. механизм, показали, что для детального понимания механизма разрушения необходимы исследования в высоком разрешении, позволяющие выявить механистические детали. Техника, использовалась в окружении ячейки кристаллической решетки TEM методом, при контролировании летучести газовой среды, которая позволяет обследовать в реальном времени процесс разрушения [4, 31-38], высокое разрешение SEM определяет реальное время распространение трещины и параметры поверхности разрушения [39], а вторичная ионная томография масс-спектрометрии позволяет высоким разрешением анализировать распределение водорода [40]. Пока TEM методы применяются при плоском напряженном состоянии образцов, выводы все чаще поддерживаются макроскопическими измерениями образцов и теорией.
Высокое разрешение фрактографии водородного охрупчивания металлов (таких как никель Ni и железо Fe) обычно показывает обширные пластические деформации, локализованные вдоль межгранулярных и трансгранулярных поверхностей разрушения [39, 41] (в некоторых системах, где водородное охрупчивание связано с другими растворенными веществами, разделенными вдоль обеих границ, межгранулярная поверхность является по-настоящему хрупкой, несмотря на факты, которые сопровождаются некоторыми пластическими деформациями). Большое количество систем было изучено с использованием деформации и разрушения окружающей среды ячейки кристаллической решетки. Наиболее драматичные наблюдения были связаны с увеличением дислокационной мобильности водорода при условии постоянства напряжения [4, 37]. В напряженных образцах дислокационная активность могла увеличиваться вследствие добавления атомов водорода в окружающую среду ячейки и уменьшаться удалением H2 и восстановлением вакуума. Такое поведение наблюдалось для крайних, смешанных дислокаций, для изолированных дислокаций, а также в клубке дислокаций, для дислокаций, полностью находящихся в образцах, т.е. для источников, и для дислокаций Франка-Рида, которые ограничены поверхностью и для дислокаций на границах зерен [42]. В bcc металлах увеличение скорости дислокаций водорода наблюдалось в обоих плоскостях скольжения. Усиление дислокационной скорости водородом было наименьшим для высоко чистого железа Fe и увеличенным при добавлении промежуточного растворенного вещества углерода (C) в твердый раствор. Типичный набор данных, полученный от железа различной чистоты, показан на рисунке 1. Мобильность усиленной водородной дислокации была отражена в водородно-связанном процессе разрушения этих систем. В ТЕМ образцах - упругим процессом напротив уровня, когда нагруженный образец находится в позиции Mode 1 в вакууме. Когда образцы нагружались в газообразных условиях (в среде Н2), наблюдалось похожее пластичное разрушение. Однако в газообразной водородной среде степень пластичности была ограничена областями при вершине трещины и смежными поверхностями разрушения. В связанных чистых образцах (Ni, Fe) разрушение, как правило, происходит вдоль поверхностей скольжения (чаще такие смежные поверхности скольжения, как средняя поверхность разрушения, были приближены к нормальной главной оси растягивающего напряжения). Деформации, сопровождающиеся разрушением водорода, были в 1µm (микрометр) активной поверхности скольжения. В сплавах, таких как нержавеющие стали [43], разрушение водорода было менее кристаллографическим и, как правило, вдоль поверхности максимального нормального напряжения, вследствие действия кратной системы скольжения. Когда трещина получила распространение в «тонких» областях, наблюдался типичный процесс раскола микрополостей. Так процесс разрушения был схож с процессами в вакууме и в газообразной водородной среде, но существует два значимых различия: 1) процесс пластичного разрушения происходил при значительно низких напряжениях в среде Н2; и 2) процессы деформации и разрушения были наиболее локализованными близ поверхностей разрушения.
Во всех рассмотренных системах трещины, которые были распространены в вакууме и затем остановлены при условии постоянной внешней нагрузки, могли бы зародиться и развиваться без увеличения внешней нагрузки при добавлении водорода H2 в окружающую среду ячейки кристаллической решетки.
Влияние водорода на скорость дислокаций в железе
водородный напряжение декогезионный
Этот процесс произошел за счет увеличения дислокационной активности в вершине трещины, когда образцы были подвержены диффузии водорода. Этот возобновляемый процесс сопровождался заострением вершины трещины (без ее затупления). С момента процесса разрушения в водороде была локализовано пластичное разрушение, т.е. происходило образование очень узких локализованных микрополостей [43], а увеличение скорости дислокации в вершине трещины это и есть первопричина «водородного охрупчивания». Влияние водорода оказывается наибольшим в вершине трещины, где вход водорода облегчается процессом скольжения, а локальная концентрация водорода усиливается влиянием напряжений от химического потенциала растворенного вещества Н. Водород локально смягчает материал в области при вершине трещины, где и происходит пластичное разрушение, в целом уступая вершине трещины.
В H.E.L.P. механизме процесс разрушения является схожим для межгранулярного и трансгранулярного разрушений [4, 44]. Концентрация водорода максимальна в окрестности границ зерен вследствие сегрегации [45-49]. В этой области происходят деформация и локализованное пластичное разрушение при низких напряжениях и, следовательно, наблюдается межгранулярный раскол.
Макроскопические наблюдения
Несмотря на многочисленные исследования усиления водородной дислокационной активности в ТЕМ образцах, сообщалось об исследованиях, связанных с размягчением водорода в твердом растворе. Во многих случаях сообщалось, что введение водорода приводит в результате к увеличению потока напряжений и только в некоторых случаях наблюдалось смягчение [50-54]. Значительное уменьшение потока напряжений наблюдалось в чистом железе, которое было подвержено катодной поляризации при очень малых текущих плотностях и в течение водородного насыщения в условиях, в которых был получен водород без разрушения образца. Два фактора способствуют разделению проведенных экспериментов: водород вызывал уменьшение потока напряжения при очень малых уровнях нагружения и, водород был введен в условиях, которые не вызывают иного структурного разрушения образца. Последнее условие является весьма важным, как и условие катодной поляризации, использованное для введения перенасыщенного водорода и также для введения высококонцентрированного градиента и относительно высоких напряжений близ поверхности.
Взаимодействие между дислокациями и местами усадочных раковин, и влияние водорода были «разрушены» в чистом никеле и никель - углеродистых сплавах, использующие метод термической активации в условиях частичного нагружения при изменяющихся уровнях температуры и скорости деформации [55]. Термическая активация скорости деформации может быть представлена выражением:
Значение отношения хdH/хdпоказывает, что значительное усиление скорости дислокаций ожидается в никель-водородных и никель - углеродистых сплавах с добавлением растворенного вещества Н, особенно при малых приложенных нагрузках. Результаты, в соответствии с изученным TEM методом, в котором напряжения измеряются только косвенно, получены в диапазоне 100-150 МПа и измеренным усилением дислокационной скорости в пределах 10-100. Наблюдается зависимость приложенных напряжений (в соответствии с теоретическими исследованиями) с размягчением из-за водородного экранирования, которое требует движения атмосферы водорода Н с дислокациями. Результаты, которые согласуются с ТЕМ исследованиями, были получены в относительно плотных образцах. Это свидетельствует о том, что исследованное усиление скорости дислокаций не является, так называемым, эффектом толстой пленки.
Локализация сдвига
Локализация сдвига из-за растворенного вещества Н исследовалась во множестве систем, таких как, нержавеющие стали [29, 56] и алюминий высокой чистоты [53]. В нержавеющих сталях локализация деформации в сплавах с водородом сопровождалась значительным увеличением потока напряжений, в то время как в Al-H сплавах наблюдалось значительное снижение потока напряжений. Пока не стабилизируется механизм, вызванный локализацией сдвига, понятно, что поток напряжений в области локализации уменьшается относительно потока напряжений в недеформированном объеме. Влияние водородного размягчения и локализация сдвига могут привести к увеличению или уменьшению измеренного макроскопического потока напряжения при испытании на растяжение, как показано ниже. Это может объяснять несоответствие размягчения и твердения из-за наличия водорода Н в различных экспериментах.
Таблица 1. Влияние водорода на энтальпию активации, поверхность активации и скорость дислокаций
|
Образец |
уа, МПа |
д (eV) |
дА*/b2 |
хdH/хd |
|
|
чистый Ni |
50 |
-0,32 |
-500 |
3х105 |
|
|
чистый Ni |
100 |
-0,11 |
-200 |
81 |
|
|
чистый Ni |
150 |
-0,05 |
-100 |
7 |
|
|
Ni-C |
50 |
-0,49 |
-800 |
3х108 |
|
|
Ni-C |
100 |
-0,13 |
-300 |
181 |
|
|
Ni-C |
150 |
-0,06 |
-150 |
11 |
Причина I. В системах, где водород Н уменьшает барьеры для движения дислокаций при неоднородном его распределении, может привести к локализации сдвига с потоком напряжений меньшим, где концентрация Н наибольшая. Такое может произойти, если ввод водорода Н облегчается при пересечении линии скольжения с поверхностью и может случиться перед раскрытием трещины.
Причина II. Локализация сдвига также может произойти, когда образец затвердевает из-за введения водорода (вследствие образования гидридов или скопления водорода), если начальная локальная деформация уменьшает напряжение, способствующее дальнейшему скольжению. Удаление этих групп в течение начального перехода дислокаций приводит к локализации скольжения, как в других осажденных твердых системах.
При испытании на растяжение делается допущение, что поток идет равномерно по длине lu. Твердый раствор водорода вызывает локализацию сдвига и отношение потока напряжений для образца, отнесенный к локализации сдвига фl равномерно изменяется фu, определяется как:
Так измерение влияния водорода на макроскопический поток напряжений - одно из не надежных значений, определяющее поведение дислокаций. Увеличение потока напряжений из-за введения водорода Н могжет быть результатом локализации сдвига в присутствии уменьшенных барьеров для движения дислокаций. Из уравнения (5) определяются макроскопическое твердение определяется из условия:
Упругое ограждение центров напряжений
Водородно связное размягчение наблюдалось в fcc, bcc, и hcp системах, в чистых металлах, твердых растворах и в осажденных отвердевших системах. Причина была в упругом взаимодействии между дислокациями и другими напряженными центрами, таких как атомы растворенных веществ и осадков. Частная причина взаимодействия между центрами напряжений и водородом Н, который вызывает рост в водородной атмосфере энергии упругого взаимодействия определяется как: Wint = Wint1 + Wint2. Первое слагаемое - дилатационная энергия взаимодействия Wint1, которая рассчитывается по формуле:
Это взаимодействие приводит к возрастанию атмосферы водорода вокруг крайних дислокаций (Wint1, Wint2), вокруг винтовых дислокаций и вокруг области дефектов (Wint1, Wint2). С момента локальной концентрации водорода (в каждой точке предела текучести) каждый дефект реагирует на общее напряжение в данной точке, локальная концентрация водорода Н при взаимодействии дефектов отвечает суммарным напряжениям из-за дефектов. Поэтому, как дефекты передвигаются относительно друг друга, так мобильность растворенного вещества и Н атмосфера водород вызывают минимизацию общей энергии системы - Н атмосфера растворенного вещества действует на ограничения упругого взаимодействия. Водородная атмосфера вызывает напряжения как результат расширения области растворенного вещества Н, где полная упругая сила между дислокациями и упругими центрами напряжений учитывает взаимодействие между дислокациями и упругим центром, между водородными атмосферами, между водородной атмосферой и дислокациями, и между атмосферой водорода и упругим центром напряжения.
Влияние водорода Н на упругое взаимодействие между дефектами был рассчитано с использованием линейной упругости и метода конечных элементов [58], некоторые результаты приведены на рисунках 2 и 3. Упругое экранирование водородом значительно уменьшает силу взаимодействия между двумя параллельными дислокациями, имеющими похожий признак вектора Бургера, и дислокациями, лежащими на таких же плоскостях скольжения, как показано на рисунке 2, где водород, вызвавший сдвиг напряжений, нормализовался модулем сдвига фН/µ, в основе плоскости скольжения дислокации строится против расстояния, нормированного вектором Бургера, l/b между дислокациями при концентрации водорода Н/М=0,1 и 0,001 и при температуре 300 К. Наряду с фH, атмосфера вызывает негативное влияние на смежные дислокации (водородное экранирование), фH уменьшает общее действие напряжений, (фD + фH)/µ, между двумя дислокациями.
Рисунок 2. Влияние экранирования водорода на взаимодействие между двумя параллельными крайними дислокациями, лежащих на схожих поверхностях скольжения
Эти эффекты экранирования обладают малой дальностью, начиная с усилий из-за водородной Н атмосферы, которая изменяется с расстоянием дислокаций как r2. В случае взаимодействия «дислокация-дислокация» изменения происходят из-за наличия водорода Н.
Влияние водородного экранирования на взаимодействие между крайними и круговыми дислокациями и количеством растворенного вещества (С) углерода в bcc металлах было очень большим и типичный результат показан на рисунке 3. Энергия упругого взаимодействия между двумя видами дислокаций значительно уменьшается упругим экранированием из-за Н атмосферы водорода. Пока эти изменения происходят в малом диапазоне по сравнению с упругим взаимодействием, они имеют диапазон равный взаимодействию между промежуточным углеродом С и дислокациями, несмотря на то, что будет сильно влиять на закрепление дислокаций барьерами, такими как промежуточное растворенное вещество углерод С. Упругое экранирование уменьшает «поверхность активации» и «энергию активации» для термически активирующихся движений дислокаций в соответствии с измерениями, представленными выше.
Уменьшение фиксации дислокаций растворенным веществом из-за водородного экранирования может произойти при усилении скорости дислокаций водородом, рассмотренным при исследовании окружающей среды ячейки кристаллической решетки, полученное уменьшением эффективности закрепления промежуточного углерода С в дислокациях в никеле Ni. Направление исследований влияния растворенного вещества водорода на взаимодействие дислокаций при их плоском скоплении недавно определилось с использованием TEM измерений высокого разрешения окружающей среды ячейки кристаллической решетки на нержавеющей стали типа 310 и алюминия высокой чистоты Al [42].
Рисунок 3. Влияние экранирования водорода на энергию взаимодействия между крайними дислокациями и промежуточным растворенным веществом
Эти эксперименты показали, что введение водорода в окружающую среду ячейки кристаллической решетки вызвало уменьшение силы отталкивания между близкими пространствами дислокаций в их плоских скоплениях. Принцип влияния заключался в уменьшении взаимодействия между дислокациями и растворенным веществом в определенных точках. В результате пришли к выводу, что следует исключать водород из системы.
Механизм водородного усиления локальной пластичности H.E.L.P
H.E.L.P механизм хорошо известен в отношении водородного влияния на поведение дислокаций. Такое влияние, отвечающее за водородное экранирование, проявляется при низких скорости деформации и температуре, где растворенное вещество Н сохраняет высокую подвижность - условия, при которых водородное охрупчивание является наиболее очевидным. Диапазон температур, при которых H.E.L.P механизм наиболее эффективен [30], соответствует высокому диапазону значений, при которых водородная атмосфера вокруг дислокаций рассасывается. Этот диапазон температур соответствует таким значениям, выше которых наблюдается проявление водорода, связанного с растрескиванием [30].
Во многих системах разрушение, как было показано, происходит вследствие только H.E.L.P механизма и как было установлено причина этого явления не гидриды и не разрушение местным пластическим способом. В некоторых системах, например в б-Ti-H системе, разрушение произошло вследствие напряжения, вызвавшего гидридную деформацию и разрушение при низкой интенсивности напряжения и медленной скорости распространения трещины. В той же системе и при той же летучести водорода Н механизм разрушения сменяется локальным пластичным H.E.L.P. механизмом разрушения, когда трещина зарождается при высокой интенсивности напряжения и обладает большой скоростью распространения. Система б-Ti является одной, в которой водород Н, вызывающий растрескивание, может замениться двумя механизмами, которые зависят от наложенных условий.
Направление связи между ускорением водородной активности дислокаций и водородом, вызывающим разрушение показано в окружающей среде ячейки кристаллической решетки TEM измерением и предполагаемая связь была определена благодаря высокому разрешению фрактографии межгранулярной и трансгранулярной поверхностей разрушения.
Декогезионный механизм
Одной из ранних и наиболее правильных теорий водородного охрупчивания, которой придерживались и придерживаются в настоящее время [10, 59], является теория декогезии, впервые предложенная Трояном (Troiano) [9]. Этот механизм основывается на постулате: растворенное вещество (водород) уменьшает силу, необходимую для разделения кристаллов вдоль кристаллографической поверхности, т.е. когезионную силу и, соответственно, энергию для образования поверхности раскола. Как схематично показано на рисунке 4, основной постулат является равным предположению, что атомное соединение в вершине трещины ослабляется присутствием водорода в твердом растворе [9, 10, 59].
Рисунок 4. Схематичное представление постулата влияния водорода на когезионную энергии (U) и на когезионное напряжение (у) в материалах
При разделении энергии тела (металла, сплава) на две части учитывается энергия упругой деформации твердого тела, но неупругая энергия, так как скорость раскола является составляющей скорости звука. Перераспределение растворенного вещества по образованной поверхности допускается в случае равновесного разделения, в то время как в течение неравновесного разделения, которое характеризуется разрушением, фиксируется распределение водорода Н. Раскол поверхности или «разделение» энергии - 2гf, где гf - энергия образования поверхности на единице площади. Водород имеет меньшую энергию в областях с уменьшенной электронной плотностью, так как на поверхности энергия 2гf является меньшей, когда водород Н разделяется до фракций, образуются поверхности разрушения. Так разделение может произойти вдоль интерфейса до межгранулярного разрушения, но невозможно в течение быстрого разрушения, характеризующегося расколом во время водородного охрупчивания. Величина снижения энергии 2гf, даже в случае разделения поверхности, не устанавливается.
Таблица 2. Влияние водорода на энергию поверхности в процессе разрушения
|
Фракционное изменение поверхностной энергии |
||||||
|
Металл |
Равновесное разрушение |
Неравновесное разрушение |
Прерывистое разрушение µ/100 µ/10 |
Межгранулярное разрушение |
||
|
Ni |
0,53 |
3,2х10-4 |
3,3х10-4 |
4,9х10-4 |
0,21 |
|
|
Fe |
0,61 |
1,2х10-3 |
1,3х10-3 |
2,4х10-5 |
0,25 |
Таблица 2 обобщает энергию, соответствующую декогезии в железе Fe и никеле Ni. Эти данные показывают предполагаемые фракционные изменения энергии разрушения при равновесном разрушении (медленное разрушение, которое позволяет перераспределять водород в течение разлома), для неравновесного разрушения (быстрое разрушение, которое не позволяет как-либо перераспределять водород), для непродолжительного разрушения (которое позволяет перераспределять растворенное вещество водород в области при вершине трещины в ответ на локальные напряжения), и для быстрого разрушения вдоль границ зерен, которому предшествует разделение водорода Н. Концентрация водорода в твердом растворе была рассчитана для равновесного состояния с давлением газа Н2 равным 1 атм. Изменения энергии поверхности были рассчитаны из различий между энергией водорода на поверхности (после разрушения) и в не разрушенном твердом теле, использующее концентрированную поверхность Н, которая могла характеризоваться каждым типом разрушения. Для непродолжительного разрушения концентрация водорода в области при вершине трещины была увеличена за счет диффузии водорода предполагаемым гидростатическим давлением µ/100 и µ/10 (µ - модуль деформации) [60]. Уже существующая концентрация водорода на границах зерен была рассчитана с использованием энтальпии разделения [46]. Различия в энергии водорода Н в растворе и на поверхности были рассчитаны с использованием энтальпии раствора и энтальпии адсорбции, полученной из литературы [61-64].
Результаты эти предполагают, что значительное уменьшение поверхностной энергии и сопутствующего напряжения разрушения может произойти только при равномерном разрушении, которое не происходит на практике или при межгранулярном разрушении, где локальное насыщение водородом незначительное.
Декогезия поддерживается, в первую очередь, исследованиями в системе с негидридными образованиями, водородное охрупчивание проявляется в случае отсутствия значительных местных деформаций, теоретическими определениями влияния водорода на атомном уровне [65] и термодинамическим аргументом, который включает в себя предполагаемое равновесное разрушение [66, 67]. Прямого доказательства этого механизма не было получено. Действительно, изученные доказательства предполагали, что растворенное вещество водород не ослабляет атомных связей.
Неравномерная энергия разрушения хрупкого в-гидрида, NbH0.8 был найден приблизительно равной энергии поверхности чистого ниобия Nb [22]. Большое количество водорода Н не уменьшает энергию разрушения гидридов и, следовательно, хрупкость была вызвана тем, что происходит ослабление атомных связей. Свободную энергию прямой поверхности определяют никелем Ni (содержанием 0,03%). Водород Н не показывает какое-либо уменьшение поверхностной энергии относительно чистого никеля Ni [68]. Пока существуют трудности в измерении влияния водорода при разделении энергии или непосредственно от потенциала решетки, малых зондов деформации потенциала решетки в bcc металле. Измерение постоянной упругости [69-71] и фон дисперсионных кривых [72] - показывают скорее жесткость связей решетки, чем размягчение, но несмотря на это, большой объем увеличивается из-за растворения водорода Н в узлах решетки (уменьшение фона частоты и модуля упругости в fcc металле из-за наличия Н, но это уменьшение можно объяснить увеличением объема водорода).
Фрактография обычно показывает пластичность, связанную с трансгранулярным разрушением поверхности в системах, таких как стали [75] и сплавы никеля [11, 39, 41], которые подвергаются декогезии. Пока раскол сопровождается пластической деформацией [73], этой пластичности предшествует разрушение. С процессом сохранения структуры это не сильно влияет на появление раскола на поверхности разрушения. Так наблюдение пластичности на поверхности разрушения не совместимо с водородом, вызвавшим декогезию.
Пластичность, которая сопровождается расколом, увеличивает значение KIc. В целом около 90% энергии разрушения при хрупком разрушении связано с пластичностью. Если наличие водорода вело к уменьшению энергии раскола поверхности и связанного напряжения, как предполагалось, сопровождение пластичности вершины трещины было бы соизмеримо со связным напряжением [73]. Ожидается уменьшение пластичности вершины трещины в течение декогезии, и это остается пока решающим фактором в определении KIc и, следовательно, уменьшение напряжения разрушения. Декогезионный механизм требует масштабирования пластичности вершины трещины связным напряжением таким образом, что будет общее уменьшение значения KIcобъясняться, прежде всего, уменьшением пластичности в вершине трещины.
Разрушение, вызванное водородом, наблюдалось вдоль поверхности скольжения, где происходит локализация сдвига, или вдоль чередующихся поверхностей сдвига со средней плоскостью разрушения, при максимальном напряжении растяжения [11, 39, 41]. Этот случай не соответствует декогезии как механизм разрушения, но соответствует H.E.L.P механизму.
Межгранулярное разрушение при декогезионном механизме требует того, чтобы разрушение происходило через границы зерен. В общем, фрактография высокого разрешения определяет, чего значительно больше в структуре вдоль межгранулярной поверхности разрушения и может объяснить разрушение вдоль границ зерен в системах, содержащих водород. Изучение TEM разрушения в Fe-H и Ni-H системах показало, что разрушение происходит вдоль полос скольжения в непосредственной близости границам зерен [44]. Полосы скольжения и другие детали пластичности наблюдались на межгранулярных гранях, возможно как результат пластичного локализованного разрушения в непосредственной близости к границам зерен.
Межгранулярное разрушение соответствует декогезии и наблюдалось в специфических случаях - главным образом там, где охрупчивающиеся образцы разделяются на границах, например, Ni-S система с низким уровнем содержания серы S. Межгранулярное разрушение наблюдалось в ТЕМ деформационных экспериментах [46-49], когда использовались образцы, содержащие серу S и растворенное вещество водород H. Локализованная деформация была замечена в сопровождении межгранулярного разрушения, но фактической траекторией трещины были границы зерен. Водород, вызвавший межгранулярное разрушение, наблюдался также в системе Ni3Al, содержащей бор В, где растворенное вещество Н вело к уменьшению связи на границах зерен [33].
Однако изложено немного убедительных доказательств в пользу водорода, явившегося причиной декогезии в системах, где присутствовал водород Н в растворенном виде и при низкой концентрации. Часто делалось заявление о том, что декогезия происходит в результате увеличения концентрации водорода при гидростатическом поле напряжений в вершине трещины [60].
Пока особенность поля напряжений перед не притупленной трещиной заканчивается значительной концентрацией водорода, более реальный упруго-пластичный подход показывает, что концентрации водорода значительно меньше в не притупленной трещине [74, 75]. Пик локации водорода преобладает при улавливании водорода в дислокации в пластичной зоне [74, 75]. В материалах с низкой концентрацией водорода, таких как стали, водород накапливается преимущественно в областях с высокой пластической деформацией. Локальные концентрации водорода Н преобладают в областях, «пойманных в ловушку», чем в нормальных промежуточных сторонах решетки. При пластичном притуплении вершины трещины в сталях с пределом текучести у0 = 250 МПа при нагружении до 89,7 МПа м-1/2 (величина раскрытия трещины COD примерно равна 5хСОDinitial) преобладала полная концентрация водорода Н при улавливании и достигалось максимальное значение отношения Н/Н0= 86 на поверхности трещины (где Н0 - средняя концентрация водорода в материале). При высокой прочности материала у0= 1200 МПа, образец нагружали до 157 МПа м-1/2 (величина раскрытия трещины COD примерно равна 5хСОDinitial) полная концентрация водорода Н преобладала при улавливании и достигалось максимальное значение Н/Н0 = 6,9 на поверхности трещины. При округлом дефекте в высокопрочных сталях у0= 2500 МПа, где у/ у0 = 1, концентрация водорода главным образом определяется гидростатическим давлением, когда достигается пиковая концентрация водорода Н/Н0 = 3,25 на расстоянии R/r0= 0,75 (где r0 - радиус дефекта).
Так, практическое моделирование вершины трещины показывает, что усиление концентрации водорода в вершине трещины превышает основную массу путем значительного уменьшения на значение 102. С водородным охрупчиванием в сталях со средней концентрацией в 10 appm происходит усиление концентрации до 103 appm. При низкой концентрации существует трудность понятия основы учета низкого значения KIcили низкого напряжения макроскопического разрушения на основе декогезии. В этом случае формируется атмосфера дислокации, H.E.L.P механизм может действовать при общем локальном пластическом разрушении.
Эксперименты при низкой усталостной нагрузке в вакууме и в водородном газе одиночных кристаллов Fe-Si и Ni, ориентированные на скольжение на две симметричные плоскости скольжения, анализировались в период декогезионного механизма [76, 77]. Общие исследования проводились при вершине угла трещины равного 900 в соответствии с альтернативным скольжением на двух симметричных плоскостях скольжения, когда деформация имеет место в вакууме и при очень малых углах, когда деформации происходят в водородной среде. С малого угла невозможного объяснить деформации на двух наиболее нагруженных плоскостях скольжения, и поэтому было принято решение, что трещина прогрессирует под действием водорода, вызвавшим раскол. Анализ, зависящий от скольжения, ограничился двумя наиболее нагруженными плоскостями скольжения. Если значительное скольжение происходит при наложении системы скольжения, так может случиться, если локальная концентрация водорода позволяет усилить скольжение и уменьшить критическое напряжение скольжения, заострение вершины трещины может вызвать малое ее раскрытие. «Заострение» вершины трещины может наблюдаться во многих системах в течение ТЕМ измерения окружающей среды ячейки кристаллической решетки в водородной атмосфере и в результате может активизировать многочисленные системы скольжения [31, 32, 35, 38].
Рисунок 5. График зависимости пластической деформации до разрушения от концентрации водорода (Н/М) при испытании в-Ti на растяжение при 300К
Пока существует мало оснований судить о том, что водород является причиной декогезии в системах с низкой растворимостью в твердом состоянии (Fe, стали, сплавы Ni, Al сплавы и др.), bcc - в-Ti [78], которые не проявляют способность к разрушению из-за декогезии. Зависимость пластической деформации до разрушения от концентрации водорода Н показана на рисунке 5, где наблюдается резкий скачок пластичности при 295 К, произошедший при величине отношения Н/М = 0,28 в в-Ti сплавах, Тi металлах 21-S (обозначение коммерческого сплава). В этих сплавах предел текучести мало зависит от отношения Н/М выше диапазона температур 250-375 К (рисунок 6), но в значительной степени зависит от температуры.
Рисунок 6. График зависимости предела текучести от концентрации водорода при испытании в-Ti при 250 и 1000С
Напряжение разрушения в диапазоне сплавов, где может наблюдаться хрупкое разрушение, заметно зависит от концентрации водорода, но не зависит от температуры в значительной степени (Рисунок 7).
Рисунок 7. Зависимость напряжения разрушения от концентрации водорода при DCB распространении трещин в в-Ti образцах
Похожее резкое изменение при пластическом разрушении было доказано на реальной поверхности разрушения (Рисунок 8). При значении отношения Н/М ? 0,21 поверхность разрушения характеризовалась пластическим слиянием (объединением) микрополостей с уменьшением размеров микрополости, но при этом увеличилась концентрация Н водорода. При значении отношения Н/М ? 0,27 поверхность разрушения раскололась в естественных условиях.
Рисунок 8. Фрактография образцов при вязко-хрупком переходе, имеющих идентичную композицию
Все в-Ti сплавы при различных концентрациях водорода показали усиление дислокационной мобильности из-за водорода Н при ТЕМ измерениях окружающей среды ячейки кристаллической решетки. Не было резкого перехода в H.E.L.P. поведении при концентрации Н, который отвечает за пластический переход. Следовательно, несмотря на факт водородного усиления скорости дислокаций, H.E.L.P механизм не способен объяснить охрупчивание.
Подробное изучение поверхностей разрушения, смежных областей этих поверхностей и в непосредственной близости - вершины трещины, используя рентгеновский, ТЕМ и электронно-дифракционный метод при изучении «на месте» (in situ) и «после события» (post facto), выявило не доказанное образование водорода, сопровождающееся разрушением. Так, несмотря на ожидаемые макроскопические параметры разрушения из-за напряжения, вызванного образованием водорода и механизмом разрушения, данный механизм кажется не действенным.
Действующим механизмом, вероятно, будет декогезия, как показано схематично на рисунке 9. Это схематическое поведение соответствует экспериментальным данным при концентрации и температуре, зависящие от поля напряжения (Рисунки 6 и 7). Пока даже в этих системах не существует прямого доказательства уменьшения энергии на поверхности разрушения из-за присутствия водорода, которая наиболее вероятна при высокой концентрации водорода в сплавах, чем в сдерживании нескольких appm водорода H.
Рисунок 9. Схематичное изображение вязко-хрупкого перехода в в-Ti сплавах в зависимости напряжения от концентрации водорода
водородный напряжение декогезионный
Выводы:
1. В комплексном обзоре влияния водорода при разрушении и деформации твердого вещества, нет конкретных выводов о механизме водородного разрушения, который можно достичь везде, кроме ограниченных классов материалов.
2. Доказательство разрушения из-за напряжения, вызванного гидридами при условии, где гидриды стабильны под напряжением, и этот механизм является хорошо известным.
3. При не гидридном формировании системы, существует твердое доказательство разрушения гидридным усилением локальной пластичности (H.E.L.P), основанное на микроскопических исследованиях поведения вершины трещины и поверхности разрушения. Строгое доказательство водородного усиления дислокационной мобильности было получено при ТЕМ измерениях «на месте» окружающей среды ячейки кристаллической решетки, получены макроскопические деформационные кривые, измерения термально активируемой дислокационного движения и теоретическое обоснование водородного сдвига или центров упругого напряжения.
4. Возможность представления смешанных исследований водорода, являющегося причиной размягчения и твердения при макроскопическом измерении потока напряжений, были выдвинуты на основании разрушения, вызванного заряжением и локальным скольжением. Водород, вызвавший локализованное скольжение, может привести к увеличению или уменьшению макроскопического потока напряжений, зависящий от степени локализации скольжения и степени усиления дислокационной мобильности.
5. Доказательство водородного разрушения при декогезионном механизме менее строгое, чем для другого возможного механизма разрушения. В этой части из-за малочисленности тщательных экспериментов, направленных на определение водородного влияния на потенциал решетки и энергии разрушения при низкой концентрации водорода в системах, которые являются претендентами разрушения декогезией. Строгое предположение можно допустить при декогезии в в-Ti сплавах при высокой концентрации водорода Н, в котором не прослеживается другой механизм.
Список литературы
1. D.G. Westlake, Trans. ASM, 1969, 62, 1000.
2. H.K. Birnbaum, M. Grossbeck and S. Gahr, in Hydrogen in Metals, M. Bernstein and A. Thompson, eds. ASM, Metals Park, Ohio, 1973, 303.
3. S. Gahr, M. Grossbeck and H.K. Birnbaum, Hydrogen embrittlement of Nb-I. Macroscopic behavior at low temperatures, Acta Metall., 1977, 25, 125-134.
4. D. Shih, I.M. Robertson and H.K. Birnbaum, Hydrogen embrittlement of alpha titanium alloys - In Situ TEM studies, Acta Metall., 1977, 25, 125-134.
5. C.D. Bachem, Metall. Trans., 1972, 3, 347.
6. H.K. Birnbaum, Mechanisms of hydrogen related fracture of metals, in Enviroment-Induced Cracking of Metals, R.P. Gangloff and M.B. Ives, eds. NACE Houston, 1988, pp. 21-30.
7. E. Sirois, P. Sofronis and H.K. Birnbaum, Effects of hydrogen and carbon on the thermally activated deformation in nickel, Parkins Symp., S.M. Breummer et al., eds. TMS, New York, 1992, 529-537.
8. H.K. Birnbaum, in Hydrogen Effects on materials behavoiur, M. Moody and A.W. Thompson, eds. The Minerals, Metals and Materials Society, NY, 1990, pp. 639-660.
9. E.A. Steigerwald, F.W. Schaller and A.R. Troiano, Trans. Metall. Soc. AIME, 1960, 218, 832.
10. R.A. Oriani and P.H. Josephic, Acta Metall., 1974, 22, 1065.
11. S.P. Lynch, Enviromentally assisted cracking, overview of evidence for an adsorption-induced localized slip process, Acta Metall., 1988, 20, 2639-2661.
12. S.P. Lynch, A commentary on mechanisms of environmentally assisted cracking, this volume, pp. 2006-219.
13. T.B. Flannagan, N.B. Mason and H.K. Birnbaum, The effect of stress on hydride formation, Scr Metall., 1981, 15, 109-112.
14. D.H. Sherman, C.V. Owen and T.E. Scott, Trans. AIME, 1968, 242, 1775.
15. M.L. Grossmeck and H.K. Birnbaum, Low temperature hydrogen embrittlement of Nb II - microscopic observation, Acta Metall., 1977, 25, 135-147.
16. D. Hardie and P. Mc Intyre, Metall. Trans., 1973, 4, 1247.
17. N.E. Paton and J.C. Williams, Hydrogen embrittlement of Ti, in hydrogen in metals, M. Bernstein and A. Thompson, eds. ASM, Metals Park, Ohio. 1973, p. 409.
18. K. Nuttal, In Effect of hydrogen on the behaviour of materials, A.W. Thompson and I.M. Bernstein, eds. TMS, NY, 1975, p.
19. S. Takano and T. Suzuki, An electron-optical study on в-hydride and hydrogen embrittlement of vanadium, Acta. Metall., 1974, 22, 265-274.
20. J.P. Lufrano, P. Sofronis and H.K. Birnbaum, Modelling of hydrogen transport and elastically accommodated hydride formation near a crack tip, J. Phys. Mech. Solids, 1996, 44, 179-205.
21. S. Gahr and H.K. Birnbaum, On the isotope effect in hydrogen embrittlement of niobium, Scr Metall., 1976, 10, 635.
22. S. Gahr, B.J. Makenas and H.K. Birnbaum, Fracture of niobium hydrides, Acta Metall., 1980, 28, 1207-1213.
23. H.K. Birnbaum, Mehanical properties of metal hydrides, J. Less Common Metals, 1984, 103, 31-41.
24. N. Narita and H.K. Birnbaum, On the role of phase transitions in the hydrogen embrittlement of stainless steels, Scr Metall., 1980, 14, 1355.
25. N. Narita, C. Altstetter and H.K. Birnbaum, Acta Metall., 1990, 38, 2031.
26. P. Rozenak, I.M. Robertson and H.K. Birnbaum, Acta Metall., 1990, 38, 2031.
27. D.G. Ulmer and C.J. Alstetter, Phase relations in the hydrogen-austenite system, Acta Metall. Mater., 1993, 41, 2235-2241.
28. H.K. Birnbaum, M.L. Grossbeck and M. Amano, Hydride precipitation in Nb and some properties of NbH, J. Less Common Metals, 1976, 49, 357-370.
29. D.G. Ulmer and C.J. Alstetter, Hydrogen induced strain localization and localization and failure of austenitic stainless steel at high hydrogen concentrations, Acta Metall. Mater., 1991, 39, 1237-1248.
30. H.K. Birnbaum and P. Sofronis, Hydrogen enhanced localized plasticity - a mechanism gor hydrogen related fracture, Mat. Sci. Engng, 1994, A176, 191-202.
31. G. Bond, I.M. Robertson and H.K. Birnbaum, The influence of hydrogen on deformation and fracture processes in high strength aluminum alloys, Acta Metall., 1987, 35, 2289.
32. G. Bond, I.M. Robertson and H.K. Birnbaum, Effect of hydrogen on deformation and fracture processes in high purity aluminum, Acta Metall., 1988, 36, 2139-2197.
33. G. Bond, I.M. Robertson and H.K. Birnbaum, On the mechanism of hydrogen embrittlement of Ni3Al alloys, Acta Metall., 1989, 37, 1407-1413.
34. T. Matsumoto, J. Eastman and H.K. Birnbaum, Direct observation of enhanced dislocation mobility due to hydrogen, Scr Metall., 1981, 15, 1033.
35. I.M. Robertson and H.K. Birnbaum, An HNEM study of hydrogen effects on the deformation and fracture of nickel, Acta Metall., 1986, 35, 353/
36. P. Rozenak, I.M. Robertson and H.K. Birnbaum, HVEM studies of the effects on th deformation and fracture of AIST type 316 austenitic stainless steel, Acta Metall. Mater., 1990, 38, 2031-2040.
37. T. Tabata and H.K. Birnbaum, Direct observations of the effects of hydrogen on the behavior of dislocations in iron, Scr Metall., 1983, 17, 947.
38. T. Tabata and H.K. Birnbaum, Direct observation of enhanced crack propagation in iron, Scripta Metall., 18, 231-236.
39. J. Eastman, T. Matsumoto, N. Narita, F. Heubaum and H.K. Birnbaum, Hydrogen effects in nickel - embrittlement or enhanced ductility, in Proc. of Int. Conf. on Hydrogen in Metals, I.M. Bernstein and A.W. Thompson, eds. AIME, New York, 1980, 397.
...Подобные документы
Кинетика вулканизации резины. Особенности вулканизации смесей на основе комбинации каучуков CКД-CКН-40 обычными серными вулканизующими системами. Механизм разрушения полимера. Особенности разрушения полимеров в различных физических и фазовых состояниях.
отчет по практике [352,6 K], добавлен 06.04.2015Понятие, классификация и механизм проявления деформации материалов. Современные представления про теорию разрушения материалов. Факторы, которые влияют на деформацию. Упругопластические деформации металлов и их износ. Особенности разрушения металлов.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 08.12.2010Изучение принципа работы солнечного элемента. Описание технологии получения поликристаллического кремния карботермическим методом и путем водородного восстановления трихлорсилана. Разработка технологической планировки цеха по производству мультикремния.
дипломная работа [4,8 M], добавлен 13.05.2012Исследование разрушения соединительных болтов, верхнего и нижнего поясов подъемного крана. Определение силовых факторов в стреле крана. Проверка прочности и устойчивости верхнего пояса. Расчетное обоснование разрушения болтов фланцевого соединения.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 06.01.2014Основные виды коррозионно-механического разрушения трубопроводов, механизмы абразивной эрозии и способы защиты металла от разрушения абразивными частицами. Принципы получения экспериментальных данных для создания и корректировки моделей абразивной эрозии.
дипломная работа [977,4 K], добавлен 25.02.2016Трещина в конструкции. Коэффициент концентрации напряжений. Критерий Гриффитса. Скорость высвобождения упругой энергии. Напряжения при наличии трещин в материале. Проведение испытания образцов. Энергий разрушения. Определение удельной энергии разрушения.
отчет по практике [583,0 K], добавлен 17.11.2015Почвенная коррозия - разрушение металла под воздействием агрессивной почвенной среды, ее механизм. Защита газопроводов от коррозии: пассивная и активная. Определение состояния изоляции подземных трубопроводов. Расчет количества сквозных повреждений.
реферат [1,5 M], добавлен 04.04.2015Рассмотрение причин коррозии оборудования и трубопроводов, их возможные виды. Условия работы металлических конструкций Оренбургского газоперерабатывающего завода; механизмы их сероводородного растрескивания. Способы и методы предотвращения разрушения.
курсовая работа [547,8 K], добавлен 12.02.2011Рассмотрение целей и задач материаловедения. Кавитация как образование в жидкости полостей, заполненных паром. Особенности определения параметров, влияющих на процессы диспергирования и кавитационного разрушения. Виды эрозионного разрушения материалов.
реферат [75,8 K], добавлен 05.12.2012Природа изменения физико-химических характеристик металлов под нагрузкой. Появление и развитие трещин при работе металлических конструкций. Энергетическая модель разрушения по Гриффитсу. Основные методы оценки поверхностей разрушения по микропризнакам.
контрольная работа [633,7 K], добавлен 07.12.2011Создание метода определения параметров линейной механики разрушения на основе измерения деформационного отклика с помощью электронной спектр-интерферометрии. Параметры механики разрушений для трещин, распространяющихся в поле остаточных напряжений.
контрольная работа [811,2 K], добавлен 03.09.2014Структура водонефтяной эмульсии. Методы разрушения нефтяных эмульсий, их сущностная характеристика. Промышленный метод обезвоживания и обессоливания нефти. Технические характеристики шарового и горизонтального электродегидраторов. Деэмульгаторы, их виды.
презентация [2,8 M], добавлен 26.06.2014Сущность ультразвуковой сварки. Характеристика механической колебательной системы. Прочность точечных и шовных сварных соединений. Влияние на сварку формы и материала сварочного наконечника. Физико-химический механизм разрушения обрабатываемого материала.
контрольная работа [1,4 M], добавлен 03.07.2013Экспериментальное исследование поведения металлокерамических композитов Al2O3 с добавлением Mg-PSZ и TiO2. Их микроструктура и фазовый состав. Численное исследование процессов деформации и разрушения на мезоуровне в металлокерамических композитах.
реферат [1,7 M], добавлен 26.12.2011Основные этапы процесса коалесценции и методы разрушения водо-нефтяных эмульсий. Расчет процесса каплеобразования и определение расстояния, на котором необходимо установить дозатор деэмульгатора. Механизм отстаивания и аппаратурное оформление процесса.
лабораторная работа [400,9 K], добавлен 27.03.2015Виды зубчатых передач. Параметры цилиндрических зубчатых передач внешнего зацепления. Виды разрушения зубьев. Критерии расчета зубчатых передач. Выбор материалов зубчатых колес и способов термообработки. Допускаемые напряжения при пиковых нагрузках.
курс лекций [2,2 M], добавлен 15.04.2011Проведение испытаний на усталость и определение долговечности и начала разрушения машины, подвергнутой действию напряжения - переменного изгиба в одной плоскости по симметричному циклу. Определение коэффициента запаса и момента сопротивления изгибу.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 02.12.2012Методы защиты окружающей среды от опасных техногенных воздействий промышленности на экосистемы. Структура и функциональные особенности автоматизированной системы контроля окружающей среды, принципы ее эксплуатации. Робот-медуза Oceanic Cleaning System.
реферат [186,3 K], добавлен 30.03.2014Кинематическая схема механических часов с центральной секундной стрелкой. Расчёт размеров барабана и плоскостная планировка часового механизма. Стрелочный механизм и механизм завода пружины и перевода стрелок. Построение равноплечего швейцарского хода.
курсовая работа [244,1 K], добавлен 15.06.2014Понятия о теориях прочности, а также о деформациях и напряжении. Сложные деформации и их характеристика. Описание теории прочности. Концентрация напряжений в разных местах механизмов их сущность и описание. Контактные напряжения и их характеристика.
реферат [2,2 M], добавлен 17.01.2009
