Способ оценки энергии активации материалов Советский патент 1989 года по МПК G01N3/56 

. Изобретение относится к трибологии и может быть использовано для оценки износостойкости материалов.

Цель изобретения - повышение точности оценки энергии активации материала в условиях трения путем приближения напряженного состояния в риале при испытаниях к напряженному состоянию при трении.

На фиг.1 приведены графики результатов экспериментальной оценки зависимости долговечности материала БрАЖН 1П.4.4 от разрушающего напряжения G, при фиксированных температурах; на фиг.2 - графики зависимости при долговечности t материала БрАЖН 10.4.4 от температуры Т при фиксированных напряжениях G,ng; на фиг.З - график, иллюстри- руюший определение энергии активации и путем экстраполяции энергии разрушения и(&5кв)

На фигурах приняты следующие обозначения; 1 - Т 623 К; 2 - Т 648 К; 3 - Т 673 К ; 4 - Т 723 К; 5 -GjtB 180 МПа; 6 -бэ,в 210 МПа; 7СГ/„в 240 МПа; 8 -,9 270 МПа.

С позиции термофлуктуационной кон-i цепции прочности долговечность материала при действии в нем напряжения С связана с температурой Т материала следующим равенством:

О1

г

в(5) ехр -где и((з) Up - J6 и„(О

энергия paspyiue- ния;

энергия активации материала;

у - коэффициент несовершенстваматериала; R - универсальная

газовая постоянная;

- коэффициент, характеризующийпрочностные свойства материала.

При наличии в материале сложного напряженного состояния в качестве G берется некоторое эквивалентное

разрушающее напряжение G 9кв венство (1) позволяет на основе зависимости долговечности от напряжения и температуры Т полученной при испытаниях на длительную прочность, определить значение U энергии активации материала.

Способ осугчествляют следующим образом.

Определяют коэффициент трения f материала в исследуемой паре трения Проводят испытания материала на длительную прочность. Для этого трубчатый образец материала нагружают осевым сжимающим и скручивающим усилиями таким образом, что отношение сдвигового (скручивающего) Gg и сжимающего (осевого) ( напряжений составляет f и регистрируют долговечность С. Испытания повторяют при различных, усилиях и температурах Т материала. По экспериментальным результатам строят зависимости Ig

от6,5 --J G г, 3Gj при фиксированных температурах Т (фиг.1). Полученные экспериментальные графики перестраиваются в координатах Ig t- -I/Т (фиг.2) при фиксированных . Из последних графиков определяют зависимость Ь (СГ,..) 2,3 R ()/С5,кв

(фиг.З), экстраполяция которой до экв О дает энергию U, активации.

Пример. Определение энергии активации проводят для бронзы БрАЖН 10.А.4, работающей в паре

со сталью ЗОХГСНА. Смазка - ЦИАТИМ 201. Коэффициент трения составляет f 0,15.

Испытания на длительную прочность проводят на мащине ИМ-4П. Стандартный образец трубчатого типа закрепляют в устройство реверсивного типа, помещают в печь и нагружают сжимающим и скручивающим усилиями. Усилия выбирают из условия fC, при заданном значении С, 4 3G| . Момент разрущения фиксируют по кривой деформации, а время от приложения усилий до разрушения квалифицируют

как долговечность С при данном напряжении температуре Т. Полученное значение энергии активации для БрАЖН 10.А.4 составляет U, - 100 кДж/ /моль, а коэффициента несоверщенства

материала - jf 2 кДж-мм /маль кг. Формула изобретения

Способ оценки энергии активации материалов, заключающийся в том, что образцы материала njjH различных температурах и сложных напряженных состояниях испытьгаают на длительную прочность и по зависимости разрушающего напряжения от долговечности оценивают энергию активации, о т личающийся тем, что, с

целью повьш ения точности оценки энергии активации материала в условиях трения, предварительно определяют коэффициент f трения исследуемого материала, в качестве сложного напряженного состояния реализуют сжатие и сдвиг, величины напряжений соответственно (5„ и GS которых связаны соотношением (5д f-G а

разрушающее напряжение G определяют по формуле

а,,, .IG 3G|.

г

о

-2

-V

Изобретение может быть использовано для оценки износостойкости материалов. Целью изобретения является повышение точности оценки энергии активации материала в условиях трения за счет приближения напряженного состояния в материале при испытаниях к напряженному состоянию при трении. Определяют коэффициент трения материала в исследуемой паре трения. Материал испытывают на длительную прочность при отношении касательного и нормального напряжений, равном коэффициенту трения. Энергию активации определяют из экспериментальной зависимости долговечности от температуры и напряжения. 3 ил.

WO 7W 300 Фаг.1

MI 8

б V

I О

-г

-V

-б -в

-го -« -гз

360

Д-А

Мл

/ /.W /,5Г,5 2 Г/

.2

Uo

W во 110 по 200 240 190 310 МПа

0U9.i