Zadanie 1

Odporność materiałów na pękanie w wysokiej temperaturze, na podstawie parametru Larsona - Millera.

LM = T*(log t_f +C)

gdzie:

- t_f - czas pracy w godzinach

- C - współczynnik, dla stali z reguły C=20

- T - temperatura pracy w Kelvinach (t [ °C ] = t [ K ] + 273.15; t [ K ] = t [ °C ] - 273.15)

Przykł.

Łopatki silnika pracują w temperaturze 871 °C, przy naprężeniu 150 MPa współczynnik LM wynosi 27600. Określić:

1. Określić trwałość materiału łopatek dla C=20

LM = T(log t_f + C)

LM = T* log t_f + T*C /T

LM/T = log t_f + C -C

log t_f = (LM/T) - C

log t_f = [27600 / (871+273,15)] - 20

log t_f = 24,123 - 20 = 4,123

10^4,123 = 13273,94 [h]

2. Max temperatura pracy dla 1000h

LM = T(log t_f + C) / (log t_f + C)

T = [LM/(log t_f + C)]

T = 27600/(log1000+20)

T = 27600 / (3+20)

T = 27600 / 23

T = 1200°K = 926,85°C

Zadanie 2

Który z pierwiastków Cr, czy Ni dodany do żelaza spowoduje jego większe umocnienie. Policzyć wzór dopasowania, rodzaj umocnienia.

Promienie pierwiastków:

r(Fe) = 0,124 nm

r(Cr) = 0,140 nm

r(Ni) = 0,124 nm

r(Cr)/ r(Fe) = 0,140/0,124 = 1,13

r(Ni)/ r(Fe) = 0,124/0,124 = 1

Większe umocnienie spowoduje nikiel gdyż graniczny stosunek promieni, przy którym wiązania mogły by się rozpaść wynosi >0,155. Jak widać z powyższych obliczeń poprawniejszy jest stosunek niklu do żelaza stąd spowoduje większe umocnienie. Rodzaj umocnienia - odkształceniowe (dyslokacyjne)

Zadanie 3

Jedną z metod stosowanych do poprawy niskiej ciągliwości (dużej kruchości) ceramiki jest umocnienie jej włóknami także ceramicznymi.

Przyjmijmy, że ceramika Al2O3 zostanie wzmocniona włóknami Cr2O3 w ilości ok. 25% całej objętości kompozytu. Tak zaprojektowany kompozyt ma pracować przez kilka miesięcy w temperaturze 2000°C.

Rozważ poprawność tak przyjętego rozwiązania.

Jak widać z powyższego wykresu w temperaturze topnienia roztworu pierwsze zaczynają wydzielać się zarodki roztworu stałego o stężeniu 55% Cr₂0₃ i 45% Al₂O₃, co zdecydowanie poprawia właściwości materiału, gdyż Cr₂0₃ jest wytrzymalsze na wysokie temperatury.

Zadanie 4

---