Способ исследования релаксации напряжений в образцах материалов

.вПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ ТЕЛЬСТВУ Фиг. 1 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЛАКСАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ В ОБРАЗЦАХ МАТЕРИА-,ЛОВ, заключающийся в том, что в образцах создают остаточные напряжения, измеряют их величину, проводятиспытания на релаксацию напряжений,определяют величину остаточных нап-..ЯОдщд 5, А ряжений после испытания, а о релак-сационных характеристиках материалов судят по разности величин остаточных напряжений до проведения испытаний на релаксацию и после них,о т и и ч а ю щ и й с я тем, чтос целью упрощения определения релаксационных характеристик хрупких тугоплавких материалов, остаточныенапряжения в образцах создают нагревом путем пропускания электрическоготока, одновременным охлаждением боковых поверхностей образцов до температуры 0,5-0,8 температуры плавления материала, последующей выдержкой в указанном интервале температур в течение 100-200 с и охлаждением со скоростью 300-500 град/с, авеличину остаточных напряжений до ипосле испытания определяют путемизмерения предела прочности при изгибе образцов, 1062555Изобретение относится к испытательной технике, в частности к способам исследования релаксации напряжений в образцах материалов,Известен способ исследования ре 5 10 15 20 лаксации в образцах материалов, заключающийся в том, что в образцахсоздают остаточные напряжения, проводят испытания на релаксацию напря жений и определяют величину остаточных напряжений до проведения испытаний и после путем обратной рентгеновской съемки образцов на плоскую пленку под двумя различными углами. наклона образцов относительно падающих лучей с последующим вычислением напряжений по величинам смещений дифракционных линий образцов 1 .Недостатком этого способа является большая трудоемкость определения величины остаточных напряженийНаиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ исследования релаксации напряжений в образцах материалов, заключающийся 25 30 35 40 45 50 55 в том, что в образцах создают остаточные напряжения, измеряют их величину, проводят испытания на релаксацию напряжений, определяют величину остаточных напряжений после испытания, а о релаксационных характеристиках материалов судят по разности величин остаточных напряжений до проведения испытаний на релаксацию и после них. Остаточные напряжения создают путем изгиба плосских образцов, а величину остаточных напряжений определяют по изменетем, что создание остаточных напряжений в образцах при их изгибе ввиду хрупкости материала затруднено.Цель изобретения - упрощение определения релаксационных характеристик хрупких тугоплавких материалов. Указанная цель достигается тем,что согласно способу исследованиярелаксации напряжений в образцах материалов, заключающемуся в том, что в образцах создают остаточные напряжения, измеряют их величину, проводят испытания на релаксацию напряжений, определяют величину остаточных напряжений после испытания, а о релаксационных характеристиках материалов судят по разности величин остаточных напряжений до проведенияиспытаний на релаксацию и после них,остаточные напряжения в образцахсоздают путем пропускания электрического токаодновременным охлаждением боковыхповерхностей образцов 60 65 нию геометрических характеристик образцов 2 .Недостатком известного. способа является сложность определения релаксационных характеристик хрупких тугоплавких материалов, обусловленная до температуры О, 5-0, 8 температурыплавления материала, последующей выдержкой в указанном интервале температур в течение 100-200 с и охлаждением со скоростью 300-500 град/с, авеличину остаточных напряжений до ипосле испытания определяют путем измерения предела прочности при изгибе образцов,На фиг, 1 изображена схема распределения напряжений по сечению образца при нагреве 2 на фиг, 2 - то.же, при охлаждении; на фиг. 3 - тоже, при испытаниях на изгиб.Способ осуществляется следующимобразом.В стержневых образцах, выполненных иэ хрупкого тугоплавкого материала, например карбида циркония,создают остаточные напряжения, которые на периферийной части являютсянапряжениями сжатия. Для этого образцы помещают между электродами вкамере, заполненной инертным газом,и нагревают прямым пропусканием тока. Одновременно охлаждают боковые поверхности образцов потоком теплоносителя, например инертного газа. Температуру образцов после нагрева и охлаждения поддерживают .в пределах 0,5-0,8 температуры плавленияматериала образцов, При этом в образцах возникают термонапряжения сжатия на внутренней части и растяжения на периферийной, В этом режиме образцы выдерживают в течение 100-200 с для того, чтобы прошел процесс высокотемпературной релаксации внутренних напряжений.Выбор температуры нагрева образцов в пределах 0,5-0,8 температуры плавления ТП образцов обусловлен тем, что при нагреве ниже 0,5 Тп процесс высокотемпературной релаксации протекает со слабой интенсивностью, а при нагревевыше 0,8 Тп происходит спекание хрупких материалов типа карбидов и нитридов металлов, что может привести к изменению структуры материала образцов. После выдержки образцы охлаждают со скоростью 300-500 град/с, При этом охлаждение в указанном интервале скоростей обеспечивает предотвращение релаксации возникающих остаточных напряжений и позволяет избежать растрескивания образцов. В образцах возникают остаточные напряжения, по знаку противоположные начальным, т,е, внутренняя часть образцов растянута, а периферийная - сжата. Для определения величины остаточных напряжений часть образцов подвергаютиспытаниям на изгиб, при которыхвозникает энакопеременное распредецение внутренних напряжений по сечению образца, максимальных на поверхности вбразца и уменьшающихся по ли1062555мешают между токоподводами в герметичной камере, через которую из баллона с помощью редуктора пропускают газ. Пропуская ток через образец, нагревают его до 2570 К (0,68 Тп ) и одновременно обдувают гелием. Вйдерживают 100 с, после чего охлаждают со скоростью 300 град/с. Затем проводят измерение предела прочности на изгиб исходных образцов и образцов с остаточными напряжениями. Испытания на прочность показали повышение предела прочности образцов с остаточными напряжениями по сравнению с исходными образцами: разность между ними составляет 20 кг/мм 2, Оставшиеся исходные образцы и образцы с остаточными напряжениями подвергают испытаниям, вызывающим ре" лаксацию напряжений, для чего нагревают в печи при 1770 К в течение 30 мин в инертной среде, после чего измеряют прочность на изгиб.Предел прочности на изгиб исходных образцов о 28 кг/мм , образцов " остаточными напряжениями н 48 кг/мм 2(-с 0 -20 кг/мм 2), образцов с остаточными напряжениями после испытаний на релаксацию ь, 36 кг/мм , исходных образцов после 22испытаний на релаксацию с. 29 кг/мм ( с 1,0 7 к г/мм )Таким образом, результаты испытаний показывают снижение разности пределов прочности на изгиб исходных образцов с остаточными напряжениями на 13 кг/мм 2 за счет релаксации остаточных. напряжений.Изобретение позволяет упростить определение релаксационных характеристик хрупких тугоплавких материалов благодаря созданию в образцах остаточных напряжений путем нагрева прямым пропусканием электрического тока и охлаждения поверхности до заданного интервала температур с последующей выдержкой и охлаждением с заданной скоростью и определению величины остаточных напряжений путем измерения предела прочности при испытаниях на изгиб.1062555 Йгг.2 Матю оставитель М ехред М. Кост орректорМ.Демч колайчу акто Заказ 10208/ йлиал ППП Патентф, г,ужгородул.Проектная,Тираж 873 ВНИИПИ Государственного комитет по делам изобретений и открыт 3035, Москва, Ж, Раушская наб