Иногда разрушением считается не появление трещины, а распространение ее через тело. Поэтому предложен критерий оценки термостойкости, по смыслу обратно пропорциональный энергии разрушающей упругой деформации, накопленной в единице объемал R'" = Elo*, или сопротивление материала распространению трещины: Riy= Eul^2b%
В этих выражениях оь— предел прочности; |х — коэффициент Пуассона; Е — модуль упругости; а — коэффициент термического расширения; Я — коэффициент теплопроводности; а — коэффициент температуропроводности; и — удельная эффективная поверхностная энергия.
Необходимо отметить, что вопрос о том, является ли образование трещины разрушением, должен решаться, исходя из конкретных условий службы изделия.
Приведенные критерии относятся, строго говоря, к крайним и не всегда реальным вариантам термического нагружения. В большинстве случаев реальных условий теплообмена или термического удара разрушающие температурные градиенты не соответствуют расчетным. В этих случаях аналитическое исследование вопроса может быть чрезвычайно сложным.
В табл. 1 приведены расчетные значения факторов термостойкости для некоторых видов окисной керамики [64].
Трудности критериальной оценки термостойкости привели к тому, что в большинстве случаев ее оценивают экспериментально. Необходимо отметить, что в этих случаях методика испытаний должна приближаться к условиям службы. Так, если материал будет выдерживать резкие колебания температур, та термостойкость можно характеризовать по количеству теплосмен или потере прочности после теплосмены. В других случаях следует применять иные экспериментальные методы, поскольку характеристика материала в сильной мере зависит от условий испытаний. В табл. 2 сопоставлены экспериментальные данные для некоторых видов окисной керамики [140, с. 18].
Пористость и другие дефекты строения образца, включая дефекты решетки, в общем случае приводят к снижению термостойкости керамики: при этом падает прочность, а модуль упругости понижается в меньшей степени. Однако во многих случаях образование трещины в изделиях, особенно мелких, допускается, а отрицательным явлением является скалывание или разрушение изделия. В этом случае повышение пористости может привести к лучшей стойкости к скалыванию, причем оптимальная пористость по некоторым данным лежит в области 10—20%.
Используя явление диссипации энергии разрушения на по-, верхностях раздела, изготавливают материалы с повышенной термостойкостью.
0 коммент.:
Отправить комментарий