Термины, связанные с цементом. Деформации происходит

Главная --> Справочник терминов

Деформации происходит и электрического сопротивления lg р. Рис „ 6 Два типа темпера-Если во всех экспериментах при- турных зависимостей физиче-меняется один и тот же режим охла- ских свойств полимеров при ждения (непрерывный или с остановка- пеР^°^,,„и,3 ми), то положение области стеклова- ~ """" ния на температурной шкале для всех свойств совпадает и не зависит от частоты механических или ультразвуковых колебаний. Вообще механические, электрические и другие виды силовых воздействий из-за самой природы структурного стеклования не влияют на Тс, если эти внешние воздействия достаточно малы. При оценке многих механических воздействий, например при измерении модулей упругости, необходимо считаться с тем, что только малые напряжения и деформации практически не влияют на структуру полимеров и, следовательно, на температуру стеклования.

Зависимости типа приведенных на рис. 9.15 можно объединить и построить, например график зависимости амплитуды деформации от температуры при разных частотах или от частоты при разных температурах. Такие графики, на которых отображается зависимость свойств и от температуры, и от частоты, приведены на рис. 9.16. Рассмотрим изменение амплитуды деформации от температуры при разных частотах. С повышением температуры образец при достижении Тс начинает размягчаться и амплитуда деформации при заданной частоте <а\ возрастает. При дальнейшем росте температуры наблюдается переход в область развитого высокоэластического состояния и амплитуда деформации практически не меняется, как мы уже наблюдали при снятии термомеханической кривой в условиях статического нагружения (см. гл. 7). Для полимеров особенно характерна относительность понятия «размягчение» полимера. В самом деле, при частоте действия силы оц полимер размягчается при температуре Тк. Если увеличить частоту действия силы, то при температуре Тс полимер не успевает реагировать на эту возросшую частоту: флуктуационная сетка не успевает перегруппироваться и деформация оказывается незначительной. Потребуется нагревание до более высокой температуры, чтобы обеспечить большую подвижность сегментов макромолекул. При этой более высокой температуре флуктуационная сетка сможет перестраиваться при большей частоте действия силы и развивать значительные деформации. Рост частоты действия силы приводит к росту температуры, при которой в полимере начинают развиваться большие деформации, т. е. к росту температуры стеклования.

денной эластичности, то и напряжение при этом меньше, чем <тт. Релаксация напряжения при малой деформации практически незначительна и напряжение, возникшее при заданной деформации, сохраняется. Полимер сохраняет упругость. Это отличает стеклообразные полимеры от линейных эластомеров.

Следует отметить, что Си после РКУ-прессования может показывать и относительно низкую пластичность при растяжении (10%) [326]. По-видимому, это связано с высокой долей малоугловых границ зерен присутствующих в образцах после определенных режимов РКУ-прессования. В работе [61] испытывали Си со средним размером зерен 210нм при сжатии. Испытание проводилось при комнатной температуре с начальной скоростью деформации 1,4 х 10~3с~1. Было также обнаружено, что деформационные кривые для Си с различным размером зерен различаются по форме. Типичными особенностями кривой деформации сжатием в случае наноструктурной Си являются: высокое напряжение течения, равное 390 МПа, значительное начальное деформационное упрочнение в узком интервале степеней деформации (примерно 5%) на начальной стадии деформации, практически полное отсутствие деформационного упрочнения на последующей стадии деформации. Напряжение течения на второй стадии составило около 500 МПа. В то же время пластичность наноструктурной Си была высока. Образцы при сжатии не разрушались даже после максимальной деформации, которая в данном эксперименте равнялось 83%.

энергия деформации практически полностью перехо-

Для проведения динамических испытаний предпочтительнее использовать биконические роторы, аналогичные ротору виброрео^ метра фирмы Монсанто [69]. В этом случае поле деформации практически однородно и его можно описать системой следующих уравнений:

Растяжение является наиболее опасным видом напряженного состояния. Испытания материалов чаще всего производятся при растяжении, так как этот вид деформации практически можно осуществить почти в чистом виде (в противоположность сжатию, сдвигу, кручению). Поэтому определяемые при растяжении механические характеристики являются основными исходными данными при расчетах на прочность деталей и сооружений.

—-^--------'--------'--------' резин, имеющих большой равновесный модуль (Ет-=15—17 кгс/см2), пластические деформации практически не развиваются, то для них оба режима дают практически одни и те же долговечности. Высокое значение долговечности т' вулканизатов фракций с малой исходной молекулярной массой при режиме s—const объясняется тем, что резины из нкзко-модульных фракций имеют низкий равновесный модуль и более редкую пространственную сетку.

но быть выражено сильнее, чем у полихлоропрена. Это действительно видно из сравнения значений коэффициента В в области малых и больших деформаций при озонном растрескивании резин (см. стр. 293). У НК коэффициент В изменяется в 10 000 раз, у полихлоропрена примерно в 4 раза. Аналогичное явление наблюдается при введении в резину активного наполнителя. Активный наполнитель вызывает ориентацию и упрочнение недеформированной резины, а потому структура наполненной резины при деформации будет изменяться в меньшей степени, чем ненаполненной. Действительно, при переходе от малых деформаций к большим величина В в случае ненаполненной резины из СКС-30 увеличивается в 24 раза, а в случае резины, наполненной 30 г канальной сажи на 100 г каучука, увеличивается всего в 8,5 раза. У резины из НК, содержащей 60 г канальной сажи на 100 г каучука, величина В остается при увеличении деформации практически неизменной. Как при усилении межмолекулярного взаимодействия, так и при введении активного наполнителя, упрочняющее влияние ориентации будет заканчиваться при меньшей деформации и при дальнейшем увеличении деформации (и напряжения) долговечность будет уменьшаться. В соответствии с этим область максимума (?ттах) на кривой т—з в обоих случаях будет сдвигаться в сторону меньших деформаций (см. рис. 180). Если сравнить два каучука с различной величиной межмолекулярного взаимодействия (например, НК и наирит), то гкдля ненаполненных резин из неполярного НК лежит обычно в области деформаций 5—16%, в то время как у резин из полярного наирита гк сдвигается до 65—100%23>39. Введение карбоксильных групп в неполярные каучуки также приводит к сдвигу акпри озонном растрескивании резин в сторону больших деформаций.

стремиться применять клеи, ползучесть которых слабо зависит от температуры. Резко повышаются деформации при переходе полимера из стеклообразного состояния в высокоэластическое, в связи с чем температура эксплуатации соединений на клеях в застеклованном состоянии должна быть ниже температуры стеклования. В этом случае ползучесть весьма невелика. Так, для эпоксидных клеев при нагрузке 11,7 МПа (т = 0,4ткр) скорость деформации 0,92-10~7 мм/ч, а при 8,8 МПа (t = 0,5ткр) скорость деформации практически равна нулю [9,29].

Каучуки (как и линейные аморфные полимеры, находящиеся в высокоэластическом состоянии) обладают малой сжимаемостью и вследствие этого имеют коэффициент Пуассона, близкий к 0,5. Это означет, что объем каучука при деформации практически не изменяется, т. е. V=V0 и со —1. Подставляя эти значения в формулу (3.52) и учитывая, что K=N, для образца, имеющего форму куба, объем которого равен единице, имеем:

полимера при этом сдвигается в сторону, противоположную направлению течения, — он, по крайней мере, частично упруг. Качественный термин «частично» подчеркивает то, что восстановление деформации происходит не мгновенно и не полностью, что характерно для эластичных, несшитых полимерных сред.

Мы видели, что перемещение сегментов в процессе вынужденно-эластической деформации происходит под действием напряжения, а не в процессе теплового перемещения, поскольку таковое в стеклообразном состоянии отсутствует. Однако определенный запас тепловой энергии в полимере имеется и при Т<.ТС. С ростом температуры в области ниже Тс запас тепловой энергии сегментов увеличивается и требуется все меньше внешней механической энергии для перемещения сегментов и развития вынужденно-эластической деформации. Поэтому предел вынужденной эластичности уменьшается с ростом Т. Формы кривой о—е при разных температурах приведены на рис. 10.5. При понижении температуры не только увеличивается предел вынужденной эластичности, но и сама кривая вырождается, становится неполной. Разрушение образца может произойти даже раньше, чем достигнут предел вынужденной эластичности от. При 0<от разрушение, естественно, происходит при очень малых деформациях (доли процента), а это означает, что полимер при низких температурах ведет себя как хрупкий, не

Процесс деформации сопровождается не только ориентацией сегментов макромолекул или кристаллитов в направлении приложенных усилий, но и изменением межмолекулярных взаимодействий, что отражается на физико-механических свойствах полимера. Согласно Липатову [50], на начальных стадиях деформации происходит возрастание объема растянутого полимера, которое указывает на разрыв в результате деформации части связей между молекулами полимера. Такой разрыв приводит к увеличению среднего расстояния между звеньями соседних полимерных цепей. В работе Уэйтхема и Герроу [53] было показано, что при растяжении целлюлозных волокон до удлинения 5% энтропия возрастает, что связано с разрушением исходной структуры волокна до того, как начинается собственно ориентация. Аналогичные представления возникли при исследовании ориентации полиамидных волокон в зависимости от степени деформации [54—56]. На определенной стадии деформации авторы наблюдали появление такой структурной модификации, которая свидетельствует о разрушении кристаллитов. Дальнейшая деформация приводит к выпрямлению участков цепей и их ориентации в направлении растяжения. Этот процесс создает предпосылки для установления нового порядка в расположении цепей, которое при благоприятных условиях может привести к равновесию, характеризующемуся повышением плотности упаковки.

Хорсли и Нанкарроу [83] объясняют холодную вытяжку тем, что после достижения определенной величины внешнего напряжения в начальных стадиях деформации происходит плавление кристаллитов и новое их образование в предпочтительном направлении. При последующем ходе вытяжки они допускают также п скольжение ориентированных кристаллитов по предпочтительным плоскостям, но такое, которое не приводит к разрыву цепей.

шим и большим временами жизни. После отдыха в течение 24 ч при комнатной температуре наблюдается увеличение времени жизни обоих компонентов и снижение интенсивности более долгоживущего. Характер происходящих изменений позволяет предположить, что при деформации происходит перестройка надмолекулярной структуры полиимида; межмолекулярные связи разрушаются и образуются микродефекты - свободные объемы, достаточные для локализации позитрона. Величина долгоживущего компонента т2 в этом случае должна отражать изменения среднего размера, а интенсивность /2 - концентрацию таких дефектов. Аналогичные изменения в спектрах наблюдали при образовании и отжиге дефектов в металлах и полупроводниках. Данные изменения обычно анализируют с помощью модели захвата позитронов. Эта модель качественно хорошо отражает наблюдаемые при деформации полиимида изменения во временных спектрах. Уменьшение времени жизни короткого компонента, связанного с аннигиляцией в бездефектной части полимера, обуслов-

В области этих температур деформация образца мала и лишь незначительно увеличивается по мере роста температуры. При достижении определенной для каждого полимера температуры деформация начинает быстро возрастать. Если нагрузка мала, возрастание деформации происходит не беспредельно, а довольно быстро заканчивается. На графике образуется плато, получившее название "площадки высокоэластичности". Протяженность этой площадки по оси температуры может быть достаточно велика и, как будет видно дальше, она зависит от молекулярной массы полимера. При дальнейшем нагревании деформация вновь резко начинает возрастать и образец полимера растекается.

чивается интенсивность крутильных колебаний макромолекул вокруг связей С—С н форма ячейки из ромбической переходит в гексагональную, наиболее удобную для укладки макромолекул. При деформации происходит ориентация цепей и ячейки кристаллов приобретают моноклинную или триклннную форму. Наиболее распространенными видами кристаллических структур являются кристаллиты, монокристаллы, фибриллы, сфсролиты Ниже приведены их минимальные (числитель) и максимальные (знаменатель) размеры (нм).

На второй стадии, соответствующей диапазону от 1 до 3 оборотов, наблюдается формирование переходной структуры с признаками как ячеистой, так и наноструктур (см. рис. 1.176) с больше-угловыми разориентировками. При увеличении степени деформации происходит некоторое уменьшение среднего размера ячеек и увеличение разориентации на границах ячеек.

Однако при дальнейшей деформации происходит уменьшение толщины стенок и плотность дислокаций в них становится выше критической [55], что приводит к развитию возврата, заключающегося в аннигиляции дислокаций противоположного знака. В результате в стенках ячеек остаются избыточные внесенные дислокации двух знаков (рис. 1.31е), которые играют разную роль. Дислокации с вектором Бюргерса, перпендикулярным границе, ве-

Как будет показано ниже, в гл. 4, формирование наноструктур методами ИПД оказывает значительное, а иногда коренное влияние на деформационное поведение и механические свойства металлов и сплавов. Вместе с тем в процессе последующей пластической деформации происходит изменение исходного нанострук-турного состояния, причем характер этих изменений определяется схемой и условиями деформации.

При обыкновенной упругой («гуковской») деформации происходит мгновенное изменение валентных углов и расстояния между атомами:

Детонационной стойкости Диэлектрические характеристики Диэлектрических характеристик Диэлектрической постоянной Диэтиламид лизергиновой Диацильных производных Диагонально резательных Диаграмма иллюстрирующая Диаграмме состояния