Міцність - скло
На міцність скла при розтягуванні і вигині в значній мірі впливає розмір виробу. Так, міцність на розтяг скляного волокна діаметром 10 - 3 мм досягає 200 - 500 МПа, що значно вище показників для масивного скла. Вплив тривалих навантажень знижує міцність скла приблизно в 3 рази, після чого значення цього показника стабілізується. Настає так зване явище втоми скла, яке обумовлено впливом навколишнього середовища, і перш за все води. Міцність скла змінюється зі зміною температури. Скло має мінімальну міцність при 200 С, максимальну при - 200 С і 500 С. Збільшення міцності при зниженні температури пояснюють зменшенням дії поверхнево-активних речовин (вологи), а при високих температурах (до 500 С) можливістю появи пластичних деформацій. [31]
Оскільки міцність стекол обумовлена хімічними зв'язками і зв'язок Si - Про набагато міцніше, ніж Si - О - Me (енергія розриву зв'язку Si - О - 190 ккал / мол', а зв'язку Si - О - Me 65 - 83 ккал / мол' [167]) , то при всіх інших рівних умовах кварцові скла міцніше, ніж натрійкаль-ціев осі лик тні. [32]
Оскільки міцність стекол обумовлена хімічними зв'язками і зв'язок Si - Про набагато міцніше, ніж Si - О - Me (енергія розриву зв'язку Si - О - 490 ккал / мол', а зв'язку Si - О - Me 65 - 83 ккал / мол' [167]) , то при всіх інших рівних умовах кварцові скла міцніше, ніж натрійкаль-ціевосілікатние. [33]
Тому міцність скла порівняно мало змінюється від його хімічного складу і переважно залежить від способу і умов формування скла, від характеру його термічної і механічної обробки, від масивності (обсягу, товщини), розмірів, геометричної форми і стану поверхні зразків (скловиробів), від умов навколишнього середовища (температура, вологість тощо. [35]
Межа міцності скла при швидкому розтягування зазвичай травня - близько 100 Ша. Мала міцність при розтягуванні пов'язана з наявністю поверхневих тріщин, які діють як локальні концентратори напружень, а також розклинюючим (ефект Ребіндера) дією води. Однак на повітрі він поступово зменшується. [36]
Межа міцності скла при вигині знижується в міру збільшення тривалості впливу навантаження на зразок. Нижче показано зміна межі міцності при вигині полірованій пластинки скла перетином 25X3 лш2 в залежності від часу навантаження. [37]
Зниження міцності стекол. випробуваних у вологому атмосфері, І. В. Гребенщиков [150, 151] пояснює освітою на поверхні скла (внаслідок гідролізу) колоїдної плівки гелів кремнієвої кислоти. При проникненні вологи в мікротріщини на поверхні скла гелі кремнієвої кислоти набухають і, збільшуючись в розмірі, тиснуть на стінки тріщини, тим самим сприяючи розриву. [38]
На променеву міцність стекол впливають також нелінійні процеси, які супроводжують поширення в склі лазерного випромінювання, і перш за все самофокусировка. В результаті неї в стеклах утворюються нитки самофокусіровкі діаметром кілька мікрометрів. Безпосередньо до руйнування середовища всередині ниток, мабуть, призводить Багатофотонні тунельна або лавинна іонізація матриці скла. [39]
Отже, міцність скла змінюється обернено пропорційно кореню квадратному з величини тріщини (або дефекту) так, що а а const. Тому робилися і робляться численні спроби запобігти поверхневі дефекти скловолокна. [40]
Так як міцність скла при стисканні вище, ніж міцність при розриві, скло легше переносить нагрівання, ніж охолодження. При різкому охолодженні діють напруження розтягу, які часто призводять до руйнування виробів. [41]
Для підвищення міцності скла застосовують методи, засновані або на зменшенні кількості мікротріщин шляхом зняття поверхневого трещиноватого шару хімічним травленням, або на застосуванні гарту або іонообмінної обробки, що викликають стиснення поверхневого шару, що перешкоджає руйнуванню скла під дією розтягуючих навантажень. [42]
Експериментальні визначення міцності стекол виробляють методами розтягування, вигину і крутіння зразків, що дає можливість отримати дані в умовах, близьких до їх експлуатації. Численні досліди зі склом різного хімічного складу показали, що отримуються значення міцності мають великий розкид, а середні значення на кілька порядків менше теоретичних. Як припустив Гриффис [37], основною причиною цієї невідповідності є наявність тріщин всередині і на поверхні випробовуваних зразків. [43]
При визначенні міцності стекол істотний вплив на отримувані значення надає середовище, в якому знаходиться випробуваний зразок. Якщо рідини і гази, що оточують зразок, знижують поверхневу енергію скла, значення міцності, згідно з формулою Гріффіс, будуть менше, ніж при вимірюванні в вакуумі. [44]
Тому визначення міцності скла при подібних деформаціях цікавить головним чином конструкторів, яким належить зробити відповідні механічні розрахунки, і технологів, які використовують ці дані при термічній обробці скла. [45]
Сторінки: 1 2 3 4