Obraz1
1 (2)

246 10. Umocnienie materiałów 10.2. Materiały kruche 247

246 10. Umocnienie materiałów 10.2. Materiały kruche 247

po-

(10.9)

- wielkością odkształcenia, C i _{a Są}

materiałów metalicznych. Jego znaczenie polega na zakresie zastosowania i efck^ta

rach rzędu 1 (im są rozdzielone „ściankami” splątanych dyslokacji. p₀ • obecność dyslokacji powoduje pewną deformację sieci, w miejscach _n ^mevVa* odkształconych różnice orientacji poszczególnych komórek dochodzą do kilk^' ^ stopni.    ^u°astu

W metalach polikrystalicznych działają dwa przeciwstawne czynniki-

-    szybkie umocnienie dzięki poślizgom w wielu systemach,

-    zdrowienie dynamiczne (spadek umocnienia) dzięki omijaniu _pr2e

i zapobieganiu tworzenia się wysokoenergetycznych splotów dyslokacji przez '^ ślizgi poprzeczne dyslokacji śrubowych.

Gęstość dyslokacji powiększa się z odkształceniem zgodnie z zależnością

g = g₀ + Ce\

gdzie g₀ jest wyjściową gęstością dyslokacji, e stałymi.

Dla materiałów metalicznych średnia wyjściowa gęstość dyslokacji (w stanie wyżarzonym) g₀ = 10⁵    10⁸ cm^-2, po silnym odkształceniu plastycznym (g % n

wzrasta do wartości średniej g = 10⁹    10¹² cm“². Dyslokacje są rozłożone bardzo

nierównomiernie, toteż w skupieniach ich gęstość jest kilkakrotnie większa od wartości średniej.

Rys. 10.12. Zależność umocnienia od gęstości dyslokacji

Wpływ gęstości dyslokacji na wartość krytycznego naprężenia stycznego pr^ze<^ stawiono poglądowo na rys. 10.12. Na wykresie widoczne są dwa obszary różne?⁰ działania dyslokacji, rozgraniczone ich krytyczną gęstością. W I obszarze ma a gęstość dyslokacji zmniejsza krytyczne naprężenie styczne, zapewniając znacz¹¹*-ciągliwość materiału. W II obszarze duża i rosnąca gęstość dyslokacji wy'^vie’^ działanie umacniające za pośrednictwem odkształcenia plastycznego. Warto ^na^ mienić, iż wzrost wytrzymałości (umocnienie) można uzyskać zarówno P^r ^. maksymalne ograniczenie gęstości dyslokacji jak i przez powiększenie ich S^^st° j_a” Umocnienie odkształceniowe jest jednym z najstarszych sposobów „ulepszy ^ ^micznych. Mianowicie, umocnieniu można poddawać wszystkie materiały Lgające obróbce plastycznej na zimno. Znaczenie ekonomiczne metody polega ,yrń. że umocnienie następuje „samoczynnie” w czasie kształtowania półwyrobu ¹ wyrobu, bez żadnych dodatkowych zabiegów technologicznych. Wreszcie ,_lCnienie odkształceniowe często jest stosowane w połączeniu z inną metodą, Ogólnie z umocnieniem wydzieleniowym. Poddanie materiału po przesyceniu Jóbce plastycznej potęguje znacznie efekty umocnienia.

10.2. MATERIAŁY KRUCHE

Materiały kruche pod obciążeniem praktycznie nie podlegają odkształceniu jstvcznemu. Ze wzrostem obciążenia pojawiają się w nich mikroszczeliny, które zrastając się do wymiarów makroskopowych doprowadzają do zniszczenia bez izednich objawów odkształcenia. Ponadto materiały kruche mają wytrzymałość [ściskanie o rząd wielkości większą od wytrzymałości na rozciąganie. Z wymieniowi powodów metody umacniania materiałów kruchych są całkowicie odmienne i materiałów ciągliwych. Oparte są one na następujących podstawach:

-    zmniejszenie wielkości mikroszczelin w materiale i powiększenie energii thłanianej podczas rozwoju pęknięcia (ceramika),

-    wytworzenie w materiale wstępnych naprężeń o przeciwnym znaku od unoszonych podczas pracy elementu (szkło),

-    wprowadzenie materiałów wielowarstwowych, w których krucha osnowa penosi naprężenia ściskające, a ciągliwe zbrojenie — naprężenia rozciągające tony. żywice).

W najwcześniejszych zastosowaniach kruchych materiałów budowlanych (cegła, snień) projektowano konstrukcję albo jej elementy tak, aby obciążenie wytwarzało ‘Prężenia ściskające dobrze przenoszone przez materiał. Już w X —XII w. wykony-ho z cegły sklepienia łukowe budowli romańskich, a zwłaszcza gotyckich, średniowieczu metodę wykorzystywano rówmież przy budowie kamiennych któw o łukowych przęsłach, a współcześnie wykorzystuje się ją w budowie tam ^pór wodnych.

Liczne zastosowania materiałów ceramicznych wyraźnie ogranicza mała wytrzy-Ność na rozciąganie, związana z porowatością. Nieuniknione, bo wynikające Winologii produkcji, pory działają jak mikroszczeliny rozrastające się według ^Lanizmu Griffitha i doprowadzają do kruchego pękania.

Ulepszenie jakości materiałów ceramicznych uzyskano wykorzystując pierwszą tyrnienionych zasad. Ulepszenie technologii wytwarzania (procesów rozdrabnia-^ mieszania składników, spiekania) doprowadziło do zmniejszenia porowatości ^iększenia energii rozwoju pęknięcia — do powiększenia na tej drodze ^ymałości. Polepszenie właściwości mechanicznych zapewniło też wprowadzenie cermetali, tj. materiałów złożonych z kruchych cząstek ceramicznych, zatopio-