Scan011520101913

i    *

mr

AOo<em

ę

Rozdział 17

w "V:

r

• i

'■ '•/ •' . Yfc:; ••

:w£" •;' V'

PEŁZANIE I PĘKANIE W WYNIKU PEŁZANIA

Sf‘^v H

Wprowadzenie

.? /

■ >1

mk

Yv.fi.

/

_ . *r *v-

y$22$8

Mg

&

#    1    ^#v *

Dotychczas skupialiśmy się na właściwościach mechanicznych w temperaturze pokojowej. Wiele urządzeń, zwłaszcza do przetwarzania energii, jak turbiny, reaktory, maszyny parowe i instalacje chemiczne, pracuje w temperaturach znacznie wyższych.

- I

Materiały pod obciążeniem, które w temperaturze pokojowej nie ulegają odkształceniu, wraz ze wzrostem temperatury zaczynają pełzać. Pełzanie jest to powolne, ciągłe odkształcenie w czasie, które nie zależy już tylko od naprężenia, lecz również od temperatury i czasu    \

\

e = f (cr, t, T) pełzanie

W przeciwieństwie do pełzania odkształcenie większości metali i ceramik w temperaturze pokojowej praktycznie nie zależy od czasu    _L

8 — f (cr) odkształcenie sprężyste/plastyczne

Przyjęło się określać pełzanie jako proces "wysokotemperaturowy", a pozostałe (odkształcenie sprężyste/plastyczne) jako "niskotemperaturowe".

Co właściwie oznaczają pojęcia "wysokotemperaturowe" i "niskotemperaturowe"? Wolfram, stosowany na włókna lampowe, ma bardzo wysoką temperaturę topnienia, ponad 3000°C. Temperatura pokojowa, dla wolframu, jest więc bardzo niską temperaturą. Jednak również wolfram, w odpowiednio wysokiej temperaturze, ulegnie pełzaniu, co w rezultacie prowadzi do przepalenia się żarówki. Lampy wolframowe pracują w temp. 2000°C, która dla wolframu jest już temperaturą wysoką. Jeśli obejrzymy włókno wolframowe, które uległo przepaleniu, stwierdzimy, że ugięło się ono pod własnym ciężarem, a jego uzwojenia zetknęły się ze sobą. Nastąpiło odkształcenie w wyniku pełzania.

Na rysunku 17.1 iw tabl. 17.1 podano temperatury topnienia metali i ceramik oraz temperatury mięknięcia polimerów. Większość metali i ceramik ma wysokie temperatury topnienia, dlatego zaczynają one pełzać w temperaturach znacznie odbiegających od pokojowej. Pełzanie jest więc mniej

193

PEŁZANIE I PĘKANIE W WYNIKU PEŁZANIA

5 000

Ceramiki

Metale

Pol imery

Kompozyty

-K-'

ife

KwKRwS *

wSSk®

r*. i%)

<1000

i#r

3000

Diament/

Grafit

SiC

MgO

BeO

Wolfram

T antal

Molibden

Niob

H

2000

1000

O

AI„CC S>3 N₄

Krzem

Zasadowe

halogenki

Lód

Chrom

Cyrkon

Platyna

T ytan

Żelazo/ Stal

Kobalt/

Nikiel

Miedź

Złoto

Srebro

Aluminium

Magnez

Cynk

Ołów

Cyna

Rtęć

Poliamidy Melaminy Poliester, PC

PE, Żywice epoksydowe, PS Nylon, PP

Cermetale

GFRP, CFRP Drewna

Rys. 17.1. Temperatury topnienia lub mięknięcia

oranym zjawiskiem niż odkształcenie sprężyste lub plastyczne. Lecz dla ołowiu, który ma temperaturę topnienia 600 K (327°C), temperatura pokojowa odpowiada dokładnie połowie temperatury topnienia. Dlatego temperatura pokojowa dla ołowiu jest na tyle wysoka, że następuje zjawisko pełzania (rys. 17.2).