Законы старения
Основное значение для оценки потери изделием работоспособности имеет изу-чение законов старения, которые раскрывают физическую сущность необратимых из-менений, происходящих в материалах изделия. Хотя законы старения всегда связаны с фактором времени, в некоторых из них время непосредственно не фигурирует, так как в полученных зависимостях отыскивается связь с другими факторами (например, энер-гией), которые, в свою очередь, проявляются во времени. Такие зависимости будем на-зывать законами превращения.
Типичным примером законов превращения могут служить зависимости, описы-вающие процессы коррозии. Вывести закономерности, непосредственно отражающие изменение величины коррозии во времени, трудно: во-первых, в результате поливари-антности коррозийных процессов, когда большое число факторов оказывает одновре-менно и часто противоположное действие на интенсивность повреждения, и во-вторых, коррозия может быть не только равномерно распределенной по поверхности металла
(например, в виде окисной пленки), но и носить локальный характер (местная корро-зия) или проявляться в виде межкристаллитной коррозии.
Для оценки возможности возникновения и интенсивности коррозионного про-цесса применяют законы химической термодинамики.
Применение физико-химических закономерностей для оценки интенсивности протекания процессов химической коррозии является типичным подходом к анализу сложных явлений старения и разрушения материалов.
Хотя для прогноза поведения изделия при эксплуатации и для выбора оптималь-ных решений желательно было бы иметь непосредственные зависимости протекания данного процесса старения во времени, сложность явления не позволяет на данном эта-пе получить эту закономерность.
Поэтому используются, физические и химические законы, отражающие наибо-лее существенные стороны процесса и показатели, по которым можно косвенно судить об интенсивности процесса.
Законы старения, оценивающие степень повреждения материала в функции времени, являются основой для решения задач надежности. Они позволяют прогнози-ровать ход процесса старения, оценивать возможные его реализации и выявлять наибо-лее существенные факторы, влияющие на интенсивность процесса. Типичным приме-ром таких зависимостей являются законы износа материалов, которые на основе рас-крытия физической картины взаимодействия поверхностей дают методы для расчета интенсивности процесса изнашивания или величины износа в функции времени и оце-нивают параметры, влияющие на ход процесса.
Многие временные закономерности физико-химических процессов могут быть получены на основе рассмотрения кинетики термоактивационных процессов. Измене-ние свойств твердых тел происходит в результате перемещений и перегруппировок элементарных частиц (атомов, молекул, электронов, протонов и др.), изменения их по-ложения в кристаллической решетке.
Это относится к той небольшой части элементарных частиц, энергия .которых превосходит некоторый уровень, который называется энергией активации Еа. Скорость данного процесса тем больше, чем большее число частиц обладает энергией выше, чем энергия активации.
Любой процесс старения возникает и развивается лишь при определенных внеш-них условиях. Для оценки возможных видов повреждения материалов деталей машин необходимо установить область существования процесса старения и в первую очередь условия его возникновения. Для возникновения процесса обычно должен быть пре-взойден определенный уровень нагрузок, скоростей, температур или других парамет-ров, определяющих его протекание. Этот начальный уровень или порог чувствительно-сти особенно важно знать для быстропротекающих процессов старения, когда после возникновения процесса идет его интенсивное лавинообразное развитие. Часто порог чувствительности связывают с некоторым энергетическим уровнем, который определя-ет начало данного процесса. Например, энергия активации Eа определяет энергетиче-ский уровень, начиная с которого может идти процесс изменения свойств материала.
Энергетическая концепция лежит в основе теории возникновения трещин в ме-таллических конструкциях при средних напряжениях, остающихся ниже предела теку-чести.
Дата добавления: 2014-12-03; просмотров: 1514;