ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ КРИСТАЛІВ КУБІЧНОЇ СИСТЕМИ

Під дією зовнішніх навантажень в лопатках виникають напруги, величина яких відповідно до закону Гука пропорційна деформації 8

а = сг = |, де з - константа пружною жорсткості (модуль пружності або модуль Юнга), МПа; S- константа пружної піддатливості матеріалу, МПа -1 .

Через відмінності кристалічних решіток, а отже, і осей симетрії кристалів форма запису матриць [5] і [з] залежить від типу кристалічної решітки і класу симетрії. Нікель і його сплави мають ГЦК-решітку і клас симетрії ТЗТ.

У кристалах кубічної системи всіх класів симетрії пружні піддатливості пов'язані з модулем пружності в напрямку одиничного вектора z = {l z , т г , п г } співвідношенням

Необхідно відзначити, що величина модуля Юнга залежить від напрямку одиничного вектора z , а саме: від співвідношення напрямних косинусів. В напрямках осей куба <001> сума ( Г: т 2 + mini + nil 2 . ) Дорівнює нулю, а в напрямках <111> дорівнює 1/3. Оскільки величина (5 П - S 22 - I / 2S44) позитивна для нікелю і його сплавів, то значення модуля Юнга буде максимальним в напрямку <111> і мінімальним в напрямку <001>. При цьому характеристична поверхню, радіус-вектори якої пропорційні модулю Юнга, матиме форму куба з округленими кутами і западинами в центрах граней (рис. 4.1).

Характеристична поверхня модуля Юнга кристалів кубічної системи

Мал. 4.1. Характеристична поверхня модуля Юнга кристалів кубічної системи

Константи пружної піддатливості залежать від хімічного, фазового складу сплаву і температури випробувань. Для монокристалів чистого нікелю коефіцієнти пружної піддатливості при температурі 20 ° С складають: 5 ' п = (7,3 ... 7,99) -10 _6 МПа -1 ; ? 22 = (-3,12 ...- 2,7) -10 " 6 МПа -1 і S 44 = (8,0 ... 8,44) -10 _6 МПа -1 . У зв'язку з тим що робочі лопатки турбіни працюють в умовах частих теплозмін, особливий інтерес представляє можливість прогнозування не тільки орієнтаційної, але і температурної залежності модуля нормальної пружності Е. Для цього представляють пружні піддатливості у вигляді поліноміналь- ної функції абсолютної температури Т. Нижче наведені рівняння , що описують податливості монокристалів нікелевого жароміцного сплаву ЖС6 Ф, МПа " ':

Знаючи константи пружної піддатливості кристала, можна розрахувати не тільки модуль Юнга, а й модуль зсуву С, і коефіцієнт Пуассона.

Модуль зсуву для кристалів з кубічної кристалічної гратами максимальний в напрямках граней куба <001> і мінімальний в напрямках діагоналей <111>. Характеристическую поверхню модулів зсуву можна представити у вигляді куба з втиснутими вершинами (рис. 4.2).

Характеристична поверхня анізотропії модуля зсуву

Мал. 4.2. Характеристична поверхня анізотропії модуля зсуву

Як випливає з даних рис. 4.3, характер азимутальной анізотропії коефіцієнта Пуассона визначається аксиальной кристаллографической орієнтуванням геометричній осі Z. У міру віддалення осі Z від кристалографічних напрямків <001> і <111>, азимутальная анізотропія v x . зростає і досягає граничного значення при збігу осі Zc кристаллографическим напрямком <011>.

Азимутна залежність коефіцієнта Пуассона при температурі 20 ° С монокристалів сплаву ЖС6 Ф з фіксованими аксіальним

Мал. 4.3. Азимутна залежність коефіцієнта Пуассона при температурі 20 ° С монокристалів сплаву ЖС6 Ф з фіксованими аксіальним

орієнтування:

I - [011]; 2 - [111]; 3 - [001]

Підтвердженням азимутальной залежності коефіцієнта Пуассона може служити той факт, що форма поперечного перерізу робочої частини зразків, поздовжня вісь яких близька до напрямку <011>, приймає форму еліпса (рис. 4.4), причому більша вісь еліпса збігається з кристаллографическим напрямком <0l 1>, для якого значення v xz максимальне.

Поперечний переріз монокристалічного зразка з аксіальної орієнтуванням <011> після випробувань на розтяг

Мал. 4.4. Поперечний переріз монокристалічного зразка з аксіальної орієнтуванням <011> після випробувань на розтяг

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >