Применительно к слабогетерогенным поверхностным слоям скорость трещины при невысоких циклических напряжениях весьма мало изменяется по глубине активной диффузионной зоны (~ до 50...80 микрометров), где объем включений с размерами 0,1 мкм составляет до 20 %. В более глубоких срезах диффузионных зон в случае неизменности объема второй фазы и уменьшения размера включений до 0,03 мкм микротрещина затормаживается. С повышением степени гетерогенности возрастает начальная скорость трещины и проявляется ее более активный рост по мере распространения вглубь от поверхности . Подобные кинетические закономерности являются, вероятно, следствием активации концентрационных эффектов от частиц вторы фаз при повышении уровня внешних нагрузок. Для высокогетерогенных диффузионных зон характерно, что скорость трещин на поверхности наиболее высокая, и эта кинетическая ситуация соответствует наличию, помимо крупных включений размерами ~0,2 мкм, также дисперсных включений величиной 0,02...0,03 мкм. Необходимо при этом принимать во внимание, что плотность подобных частиц непосредственно у поверхности максимальна и составляет ~50 %. В то же время на глубине диффузионных зон около 75...100 мкм при плотности частиц ~35 % основу второй фазы составляют частицы крупнее 0,05...0,1 мкм, что заметно активирует кинетические процессы повреждаемости.
В среднегетерогенных слоях трещины затормаживаются также в области диффузионных зон, содержащих ~20 % частиц размерами ~0,05 мкм. Ускорение трещины наблюдается в срезах активного слоя с более мелкими до ~0,03 мкм частицами, но с высокой ~40 % плотностью включений. В последующем скорость трещин еще несколько подрастает вследствие того, что уменьшается число структурных препятствий в связи с падением объемной плотности частиц до уровня ~20 %.
Для высокогетерогенного слоя и уровня циклических напряжений выше 200 МПа наложение концентрационных полей от структурных макродефектов приводит к тому, что трещина стартует вначале с высокой скоростью. В тонких приповерхностных слоях высокогетерогенного материала до глубины ~20...40 мкм реализуются до трех и более раз высокие скорости uтщ по сравнению с малоцикловым режимом при минимальных напряжениях. При последующем циклировании для всех пяти исследуемых типов гетерогенных диффузионных зон кинетика глубинного распостранения трещин отличается равноускоренностыо вплоть до полной их остановки. Влияние гетерогенности структуры на скорость малых трещин еще более усиливается при дальнейшем повышении циклических напряжений до ~ 260 МПа. При значениях амплитуды цикла ~ 300 МПа стадия аномально высокой стартовой скорости присутствует уже для всех структурных по гетерогенности слоев ситуаций, причем топографически высокая скорость трещин переносится в более глубокие срезы диффузионных зон. Последнее может быть объяснено повышением плотности и размеров частиц вторых фаз. Так, аномальный "всплеск" кинетического параметра uтщ для среднегетерогенного типа слоя соответствует глубине переходной зоны, в которой содержится ~20 % частиц размерами от 0,04 до 0,25 мкм. Однако, уровень uтщ -характеристики оказывается невысоким, так как частицы второй фазы в данном случае играют роль концентраторов напряжений и стопоров одновременно.
Работа представлена на научную международную конференцию "Высшее профессиональное образование. Современные аспекты международного сотрудничества", Израиль, 1-7 мая 2008г. Поступила в редакцию 07.02.2008г.
Библиографическая ссылка
Нечаев Л.М., Фомичева Н.Б., Маркова Е.В., Иванькин И.С. ВЛЯНИЕ СТЕПЕНИ ГЕТЕРОГЕННОСТИ НА СКОРОСТЬ ТРЕЩИНЫ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЯХ // Современные наукоемкие технологии. – 2008. – № 5. – С. 104-104;URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=23901 (дата обращения: 23.11.2024).