Похожие презентации:
Физика технологических процессов в машиностроении. Тема 3. Деформация и разрушение
1.
2.
Тема 3. Деформация и разрушение. Содержание:
Раздел 2.1. Классификация видов деформации.
Механизмы пластической деформации.
Деформация по механизму скольжения
Деформация по механизму двойникования
Деформация по механизму мартенситного превращения
Выбор механизма деформации
Эволюция дислокационной структуры с увеличением степени деформации и плотности
дислокаций. Формирование критической структуры.
Раздел 2.2. Классификация трещин и видов разрушения
Зарождение трещин
Межзёренное распространие трещины
- хрупкое зернограничное разрушение
- вязкое зернограничное разрушение
Внутризёренное распространие трещины
–Скол; –Микроскол; –Квазискол - Чашечный.
Фрактографический анализ изломов сплавов с помощью растровой электронной
микроскопии (РЭМ).
Испытания на выносливость. Усталостный механизм разрушения.
Коррозионное разрушение
Классификация видов ударного разрушения. Критерий разрушения.
Фрактографический анализ поверхности при каплеударной эррозии и механической
обработке.
3. 3.1. Классификация видов деформации
• Деформация ( ) – это изменение формы и размеровтела под действием внешних сил.
• Упругая деформация – это деформация,
полностью устраняющаяся после снятия нагрузки.
Такая деформация пропорциональна приложенному
напряжению. Упругие свойства металлов
определяются силами взаимодействия атомов в
кристаллической решетке (притяжения и
отталкивания).
• Пластическая деформация – это деформация,
остающаяся в металле после снятия нагрузки
( ост 0 ).
• Остаточные напряжения – это напряжения, не
исчезающие после снятия внешней нагрузки.
4. Механизмы пластической деформации
• 1. Скольжение – это ламинарное движениедислокаций вдоль наиболее
плотноупакованных плоскостей в кристалле
(вдоль плоскостей скольжения)
• 110 в ОЦК; 111 в ГЦК;
0001 в ГПУ.
• 2. Двойникование – это симметричная
переориентация областей кристаллической
решетки.
• 3. Мартенситное превращение –
характерно для сплавов с “памятью формы”.
5.
ЗАКОНОМЕРНОСТИ СТРУКТУРНЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ С УВЕЛИЧЕНИЕМ СКОРОСТИ ДЕФОРМАЦИИ(d / dt = 10 - 3… 10 + 7 1/сек)
СКОЛЬЖЕНИЕ
МАРТЕНСИТНОЕ ПРЕВРАЩЕНИЕ
ДВОЙНИКОВАНИЕ
ПОРООБРАЗОВАНИЕ
ФОРМИРОВАНИЕ ВИХРЕЙ
6. Деформация по механизму скольжения
Наиболее плотноупакованныеплоскости {hkl} и
направления <pqr> сдвига.
число плоскостей {hkl} сдвига
число направлений <pqr>
сдвига
общее количество элементов
сдвига
относительное удлинение, %
ОЦК
ГЦК
ГПУ
{110},<111>
{111},<110>
{0001},<11-20>
6
4
1
2
3
3
12
12
3
12…20%
45%
10%
ОЦК
ГЦК
{110},<111>
{111},<110>
ГПУ
{0001},<11-20>
7. Деформация по механизму скольжения
Схема деформации кристалла при скольжении. - напряжение сдвига.
8. Деформация по механизму двойникования
Плоскости{hkl}и направлениясдвига <pqr> при
двойникования.
число плоскостей
двойникования
число направлений
двойникования
общее количество элементов
двойникования
относительное удлинение, %
ОЦК
ГЦК
ГПУ
{112},<111>
{111},<112>
{10-12},<1011>
6
4
1
2
3
3
12
12
3
12…20%
45%
10%
9. Деформация по механизму мартенситного превращения
10. Выбор механизма деформации
Дефектом упаковки – называется нарушение нормальной для данного кристалла
последовательности в расположении атомов.
Энергией дефекта упаковки – называется энергия, которую надо затратить, для
формирования дефекта упаковки.
Ме
Mo
Al
Ni
Fe
Mg
W
Au
Cu
V
Со
Nb
Ag
Ti
300
280
200
140
110
90
50
40
30
26
20
17
10
Э.Д.У.
эрг/с
м2
11.
ВЫСОКАЯ ЭНЕРГИЯДЕФЕКТА УПАКОВКИ
ЗАКОНОМЕРНОСТИ СТРУКТУРНЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ С УВЕЛИЧЕНИЕМ СТЕПЕНИ ПЛАСТИЧЕСКОЙ
ДЕФОРМАЦИИ (d / dt = const = 10 - 3, 1/сек) ( < 2 1011 , 1/ см2 )
= 2…5 109 , 1/ см2
= 5…10 109 , 1/ см2
= 1…20 1010 , 1/ см2
КЛУБКИ ДИСЛОКАЦИЙ
ЯЧЕИСТАЯ СТРУКТУРА
ПЛОСКИЕ СКОПЛЕНИЯ
ПЛОСКАЯ СЕТЧАТАЯ
ЯЧЕИСТО–СЕТЧАТАЯ
НИЗКАЯ ЭНЕРГИЯ ДЕФЕКТА
УПАКОВКИ
ХАОТИЧЕСКОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ
….СДВИГОВАЯ ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ (НОСИТЕЛИ – ДИСЛОКАЦИИ)….
12.
ЗАКОНОМЕРНОСТИ СТРУКТУРНЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ БОЛЬШИХ ПЛАСТИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЯХ(d / dt = const = 10 - 3, 1/сек)
= 40…60 1010 , 1/ см2
ВЫСОКАЯ ЭНЕРГИЯ
ДЕФЕКТА УПАКОВКИ
= 20…40 1010 , 1/ см2
( > 2 1011 , 1/ см2 )
ФРАГМЕНТИРОВАННАЯ СТРУКТУРА
ДВОЙНИКОВАЯ СТРУКТУРА
СТРУКТУРА С ДИСКРЕТНЫМИ РАЗОРИЕНТИР
НИЗКАЯ ЭНЕРГИЯ ДЕФЕКТА
УПАКОВКИ
ПОЛОСОВАЯ СТРУКТУРА
13. 3.2. Классификация трещин и видов разрушения.
14. Зарождение трещин
15. Классификация видов разрушения
Изломом – называют поверхности раздела в результате разрушения
нагруженных
деталей машин и образцов с разделением их на две части.
Фрактографией – называют исследование строения изломов.
Интеркристаллитное:
вязкое зернограничное;
хрупкое зернограничное
Транскристаллитное:
вязкое чашечное;
квазискольное;
микроскольное;
Скол
Разрушение в особых условиях:
микрорасслоение;
коррозионное;
усталостное
16. Межзёренное Распространие трещины
17. Внутризёренное Распространие трещины
18.
ормирование микротрещин и их распространение как механизм релаксации внутренних напряжениМЕЖЗЕРЕННОЕ, ИНТЕРКРИСТАЛЛИТНОЕ РАЗРУШЕНИЕ
Аразруш. = А зарож. + А распр.
Хрупкий зернограничный
Вязкий зернограничный
ВНУТРИЗЕРЕННОЕ, ТРАНСКРИСТАЛЛИТНОЕ РАЗРУШЕНИЕ
СКОЛ
МИКРОСКОЛ
КВАЗИСКОЛ
ЧАШЕЧНЫЙ
19.
ФРАКТОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ИЗЛОМОВШЕРОХОВАТОСТЬ
ФАЗА
ЛИКВАЦИЯ
20. Испытания на выносливость
21.
УСТАЛОСТНЫЙ МЕХАНИЗМ РАЗРУШЕНИЯ22. Коррозионное разрушение
Электродные потенциалы, Е,В , 20 С.Zi
K
Na
Mg
Ti
Al
Mn
Zn
Cr
Fe
Ni
Sn
2,96
2,92
2,71
2,37
1,75
1,66
1,18
0,76
0,74
0,44
0,23
0,14
низкая коррозионная стойкость
H
0
Cr2
O3
+
0,1
Cu
Ag
Pt
Au
+
0,34
+
0,8
+
1,19
+
1,42
высокая коррозионная стойкость
Анодные процессы - заключаются в том, что металлы с более
отрицательным потенциалом в результате взаимодействия с
токопроводящей средой (электролитом), содержащей атомы
кислорода, водорода, хлора и др., будут окисляться (растворяться),
переходя в раствор в виде ионов при соответствующих таблице
разностях потенциалов по реакциям:
H2 2H + 2e
Cr Cr3+ + 3e
Fe Fe2+ + 2e
Al Al + 3e
Катодные процессы - заключаются в том, что ионы металлов с более
положительным потенциалом в результате взаимодействия с
электролитом будут восстанавливаться (электролитически осаждаться)
с участием электронов по реакции:
Ме + 2е 2 Ме например: Cu + 2e- Cu
23. Коррозионное разрушение
24. Классификация видов ударного разрушения
Изломом – вязкий (чашечный)
– хрупкий (кристаллический)
25.
ИССЛЕДОВАНИЕ ТОПОГРАФИИ ПОВЕРХНОСТИ ТУРБИННЫХ ЛОПАТОКИЗ СПЛАВ ТС5, ПОДВЕРГНУТЫХ КАПЛЕУДАРНОЙ ЭРОЗИИ
Отпечаток с поверхности лопатки,
подвергнутой каплеударной эрозии, х 30
а) х 40
б) х 40
40
Сплав ТС5
35
30
в) х 120
г) х 40
Число случаев, n
25
20
15
10
5
0
0
500
1000
1500
2000
2500
Расстояние между вершинами поверхности эрозии, мкм
Гистограмма распределения расстояний между
вершинами отдельных элементов эрозии,
д) х 800
е) х 240
26.
ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУЖКООБРАЗОВАНИЯ ПРИ ЛЕЗВИЙНОЙ ОБРБОТКЕх 1600
Х24000
27.
(d / dt = 10 - 3… 10 + 7 1/сек)х 24000
х 24000
28. Контрольные
Классификация видов деформации.Механизмы пластической деформации.
Деформация по механизму скольжения
Деформация по механизму двойникования
Деформация по механизму мартенситного превращения
Выбор механизма деформации
Эволюция дислокационной структуры с увеличением степени деформации и
плотности дислокаций. Формирование критической структуры.
Классификация трещин и видов разрушения
Зарождение трещин
Межзёренное распространие трещины
- хрупкое зернограничное разрушение
- вязкое зернограничное разрушение
Внутризёренное распространие трещины
–Скол; –Микроскол; –Квазискол - Чашечный.
Способы оценки работы зарождения и распространения трещины по испытаниям
на растяжение и ударный изгиб.
Фрактографический анализ изломов сплавов с помощью растровой электронной
микроскопии (РЭМ).
Испытания на выносливость. Усталостный механизм разрушения.
Коррозионное разрушение