- •Оглавление
- •Глава 1. Деформация при нагреве под нагрузкой
- •1.1 Деформация при нагреве и ползучесть
- •1.1.2Влияние технологических факторов
- •1.1.3Расчет деформации ползучести
- •1.2. Высокотемпературная ползучесть керамических материалов
- •1.2.1Кинетика деформирования при ползучести
- •1.2.2 Влияние условий испытаний и структурных факторов на процесс деформации
- •Глава 2. Исследование деформации и ползучести композиционных керамических материалов
- •2.1Аппаратура и методика исследований
- •2.2 Исследование деформации и ползучести керамических материалов
- •2.2.1 Керамических материалов трубчатых изделий
- •2.2.2 Керамических штучных огнеупорных изделий из вторичного керамического сырья
- •0А)б)в)
- •2.2.3 Материалов шамотно-графитовых стопорных пробок
- •2.2.4 Изделий из самотвердеющей массы на основе фосфатных связующих
- •Глава 3. Физико-химические исследования процессов деформаций
- •3.1 Керамических материалов трубчатых изделий
- •3.2 Керамических штучных огнеупорных изделий из вторичного керамического сырья
- •3.3 Материалов шамотно-графитовых стопорных пробок
- •3.4 Изделий из самотвердеющей массы на основе фосфатных связующих
- •Заключение
- •Список литературы
- •Министерство образования и науки рф
- •Башкирский Государственный Университет
- •Определение высокотемпературной деформации и ползучести материалов на сжатие
- •(Установка и методика)
- •Методическое пособие
- •Риц БашГу
1.1.3Расчет деформации ползучести
При анализе и обобщении экспериментальных данных, полученных при изучении деформации и ползучести, можно использовать различные полуэмпирические уравнения[8], и по величине скорости ползучести вычислять деформации за заданный интервал времени. Чаще используются έ=Snexp(-Q/RT) (1.1) и έ=Sexp()exp(-Q/RT) (1.2)
соответственно для низких и высоких напряжений. Параметры n, Q и Sуравнения, полученные для композиции -Al2O3-Н3РО4 при нагрузках 0,1-0,8 МПа, представлены в табл. 2. Применение полученных уравнений для указанных в таблице интервалов температур и нагрузках менее 0,8 МПа позволило рассчитать величины ползучести, отличающихся от экспериментальных на порядок величины. Кроме того, величины параметров уравнения, вычисленные по результатам различных испытаний, имели относительный разброс значений до 25%.
Таблица 2.
Значения параметров n, Q и S уравнения ползучести для композиции -Al2O3-33мас.%Н3РО4
Параметр |
В интервале температур 800-1100 |
В интервале температур 1300-1550 |
N |
1,5 |
0,7 |
Q, кДж/моль |
100-300 |
160-220 |
S, с-1 (Нмм-2)-n |
8,36103 |
1,6103 |
В связи с этим были проведены испытания деформаций в установившемся режиме при Т= 1300, 1400, 1500, 1550и нагрузках 0,2 и 0,4 МПа. Исследуемые образцы имели состав, обладающийmax прочностью при Т=1400иminдеформацией в неустановившийся период ползучести: э/к №125 – 35%, э/к №20 – 40%, тонкомолотый -Al2O3-25%, 85%-наяH3PO4 – 20% сверх 100%. Исходные образцы были термообработаны при 300.
Обработку полученных результатов проводили по методу обобщенных диаграмм деформации[2,36], используя уравнение :
(1.3)
В данном случае: (1.4)
ln=lnM+lnФ-αQ/RT=αlnФ-αQ/RT+lnM
Используя (1.4) получаем ln=ln+αln+lnM-αQ/RT
Вводим обозначение: N=lnM-αQ/RT (1.5)
Тогда: N=ln-2αln-αln (1.6)
Экспериментально получено:
При Т=1300:
σ1=0,2 МПа 11=0,4% за τ=16ч Ф11=6,41011Па2с
σ2=0,4МПа 12=0,5% за τ=16ч Ф12=25,61011Па2с
При Т=1500:
=0,2 МПа 21=0,54% за τ=16ч Ф21=6,41011Па2с
=0,4 МПа 22=0,64% за τ=16ч Ф22=25,61011Па2с
α1300=(ln11/12)/(lnФ11/lnФ12)=0.16
α1500=(ln21/ln22)/(lnФ21/lnФ22)=0,12. αср.=0,14
=
=206 кДж/моль
Q=(22620)кДж/моль
Подставляя в (1.5) вычисленное значение Q, α, а также экспериментальные значения (в%) и заданное значение τ=16ч, находим:
N1300(σ=0.2)=-0.86; N1300(σ=0.4)=-0.82; N’1300=-0.84
N1500(σ=0.2)=-0.56; N1500(σ=0.4)=-0.58; N’1300=-0.57
Тогда, ln1300=0.28lnσ+0.14lnτ-0.84 (1.7)
ln0500=0.28lnσ+0.14lnτ-0.57 (1.8)
В этих усл-ях σ выражается в МПа, τ – в часах, пределы изменения σ от 0,1 до 0,6 МПа, - деформация сжатия в %.
По формулам (1.7) и (1.8) сделан расчет времени деформации (ч) композиции на 1% деформации под нагрузками 0,1 и 0,6 МПа при Т=1300и Т=1500 результаты которого приведены в табл. 3.
Таблица 3.
Время деформации на 1% композиции 35%Э/к№125-40%Э/л№20-25%α-Al2O3-20%(сверх 100) Н3РО4
Время деформации |
Время (ч) на 1% деформации под воздействием нагрузки и температуры | ||||
0,1 МПа |
0,6 МПа | ||||
1300 |
1500 |
1300 |
1500 | ||
, ч |
38000 |
3600 |
1100 |
160 |
Следует отметить, что полученные уравнения вида ln1300=0.28lnσ+0.14lnτ-0.84 и ln0500=0.28lnσ+0.14lnτ-0.57 позволяют рассчитать время деформации КМ под воздействием нагрузки при различных температурах, и тем самым оценить длительность службы КМ.