Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

О СВЯЗИ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ С МЕХАНИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Фермы железнодорожных мостов и электроопоры эксплуатируются в сложных атмосферных условиях, подвергаются значительным нагрузкам и вибрациям. В результате действия коррозии, усталости металла деталей возникают дефекты, которые могут привести к преждевременному выходу из строя конструкций и связанным с этим финансовым потерям. Одним из путей решения данной проблемы является периодический контроль состояния конструкций методами неразрушающего контроля.

Анализ литературы показал, что имеется связь между коэффициентом температуропроводности с процессами усталостной повреждаемости, сопровождающимися развитием и накоплением линейных дефектов - дислокаций. Что касается влияния коэффициента температуропроводности на процессы усталостной повреждаемости, то прямых сведений об этом не в литературе не обнаружено.

В процессе накопления усталостных повреждений происходит накопление дефектов кристаллической решетки и связанное с этим разрыхление материала [1]. Теплоемкость материала возрастает по мере разрыхления материала. Поэтому можно предположить, что коэффициент температуропроводности, который связан с теплоемкостью материала, в большей мере (чем коэффициент теплопроводности) будет снижаться по мере роста усталостных повреждений.

Согласно работам В. С. Ивановой [1] процесс пластического деформирования при действии циклических нагрузок имеет много общего с пластической деформацией, вызванной статическими нагрузками, несмотря на то, что в первом случае значительного формообразования образца в макроскопическом масштабе может и не наблюдаться.

При пластическом деформировании металлов и сплавов происходит постепенное накопление различного рода дефектов кристаллической решетки и, прежде всего дислокаций. По данным работ [2, 3] число дислокаций по мере развития деформации будет расти.

Поэтому для проверки выдвинутой гипотезы о влиянии плотности дислокаций на коэффициент температуропроводности, был проведен эксперимент по установлению влияния степени деформации на температуропроводность конструкционных материалов.

Измерение коэффициента температуропроводности проводилось бесконтактным методом «вспышки» [4]. Передняя поверхность образца нагревалась импульсом лазера на стекле с неодимом (длина волны 1,06 мкм). Измерение температуры противоположной поверхности измерялось пирометром TAU-4 и регистрировалось компьютером.

Из различных конструкционных материалов были изготовлены образцы цилиндрической формы диаметром 8 мм и высотой 4 мм. Для обеспечения параллельности торцев образцы шлифовались.

Оценка влияния степени деформации материала на его температуропроводность проводилась следующим образом: измерялась температуропроводность недеформированного образца, образец подвергался деформации сжатия в два раза, затем снова измерялась его температуропроводность.

В результате проведения эксперимента было установлено, что деформация образцов из материала Ст3 в два раза приводит к уменьшению температуропроводности на 12-15%; образцов из материала Сталь 45 - 10-13%; Д1Т- 9-14%. Влияние степени деформации нержавеющей стали марки Х18Н10Т на температуропроводность не выявлено. Деформация латуни ЛС63-1 в 1,7 раза привела к уменьшению температуропроводности на 11-16%.

Таким образом, увеличение плотности дефектов кристаллической решетки приводит к уменьшению коэффициента температуропроводности. Эти экспериментальные данные подтверждают выдвинутую гипотезу. Следовательно, коэффициент температуропроводности можно считать структурно - чувствительной характеристикой материала и использовать в качестве информационного параметра для прогнозирования работоспособности твердосплавных режущих инструментов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Иванова В. С. Усталостное разрушение металлов. - М.: Изд-во по черной и цветной металлургии, 1963. - 272 с.
  2. Конева Н. А Природа стадий пластической деформации //Соросовский образовательный журнал. - 1998. - № 10. - С.99-105.
  3. Орлов А. Н. Введение в теорию дефектов в кристаллах - М.: Высшая школа, 1983. - 144 с.
  4. Parker W. J., Jenkins R. J., Buttler C. P., Abbot G. L. Flash Method of Determining Thermal Diffusivity, Heat Capacity and Thermal Conductivity. - J. Appl. Phus., vol.32, No.9, Sept. 1961. - pp. 1679-1684.

Библиографическая ссылка

Бибик В.Л. О СВЯЗИ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ С МЕХАНИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ // Фундаментальные исследования. – 2006. – № 6. – С. 49-50;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=5115 (дата обращения: 16.10.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074