Исследование деформации и разрушения полимерных матриц, волокон и композитов электронно-микроскопическими методами

• Автор: Горенберг, Аркадий Яковлевич
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Обзор литературных данных.

Разрушение как временной процесс

Глава 2. Разработка методики и аппаратуры для проведения

электронномикроскопических исследований

2.1. Блоксхема экспериментальной установки

2.2. Формирование меток времени

2.3. Реализуемое разрешение в процессе изучения разрушения методом РЭМ i i в телевизионном режиме

2.4. Устройство нагружения образцов в камере РЭМ

2.5. Устройства охлаждения и нагревания образцов в процессе нагружения в камере РЭМ

2.6. Методические вопросы, связанные с использованием
РЭМ в эксперименте
2.6.1. Особенности наблюдения полимерных образцов непроводящих в РЭМ
2.6.2. К оценке нагрева полимерных образцов иод
электронным пучком
2.7. Приготовление полимерных образцов для
исследования в РЭМ
Глава 3. Экспериментальное изучение кинетики роста магистральной
трещины и сопутствующих ей микротрещин
3.1. Особенности кинетики распространения магистральной трещины в полимерном материале
3.2. Процесс рождения микротрещин в вершине магистральной трещины
3.3. Изменение числа и размеров микротрещин возникающих
в процессе роста магистральной трещины
3.4. Использование РЭМ при оценке вязкости разрушения
хрупких полимерных матриц
Глава 4. Экспериментальное изучение характера разрушения
моноволокон наполнителя
4.1. Арамидные волокна
4.1.1. Общая характеристика арамидных волокон
4.1.2. Дефекты арамидных волокон
4.1.3. Характер разрушения арамидных моноволокон при растяжении в камере РЭМ в реальном времени и от
волны сжатия вдоль волокна
4.1.4. Измерение прочности арамидных моноволокон
на изгиб методом петли.
4.2. Углеродные волокна.
4.2.1. Общая характеристика углеродных волокон
4.2.2. Изучение структуры поверхности углеродных волокон микроскопией атомных сил и сканирующей
туннельной микроскопией.
Глава 5. Исследование армирования и разрушения толстостенных
стеклопластиковых оболочек в процессе их отверждения
5.1. Экспериментальное исследование деформаций, возникающих
в толстостенной оболочке в процессе е отверждения
5.1.1. Оболочка диаметрами 00
5.1.2. Оболочка диаметрами 00
5.2. Измерение кинетики конверсии, усадки и установления механических свойств полиэпоксидов
по мере их отверждения 1 1
5.2.1. Методика измерений
5.2.2. Экспериментальные результаты
5.2.3. Моделирование напряжннодеформированного состояния
в армированной волокнами цилиндрической оболочке
5.2.4. Технологические примы, направленные на повышение монолитности толстостенных стеклопластиковых оболочек
5.2.5. Выводы
Заключение
Список литературы


В рамках этой модели предполагалось, что величина критической поврежднности материала не является постоянной, зависит от уровня напряжений и убывает при возрастании интенсивности напряжений. В работах была разработана экспериментальная техника испытаний на усталостную прочность с целью оценки сопротивления полиэтилена ПЭ медленному развитию трещины. Первоначально испытания проводились в условиях крипа при температуре С. Однако близость этой температуры к диапазону температур предплавления Э вызывала неопределнности, связанные с зависимостью механизмов разрушения от температуры окружающей среды. Более того, испытания в условиях крипа полиэтилена средней плотности ПЭСП требует неприемлемо большого времени даже при
такой высокой температуре . Изучение альтернативных подходов к испытаниям на усталость показало, что корреляция кинетики и механизма распространения трещины в условиях крипа и испытаний на усталость может быть достигнута путм систематического увеличения отношения минимального и максимального значений нагрузки напряжений вплоть до достижения условий крипа т. Испытания при температурах до С подтвердили общность такой корреляции. Это дало возможность изучать кинетику медленно растущей в условиях крипа трещины при температуре окружающей среды за разумное время порядка дней или недель, используя технику испытаний на усталость. Авторам работ , представляется, что основой такой корреляции является подобие пошагового механизма медленного распространения трещины при усталостных испытаниях и механизма разрушения в условиях крипа. В процессе нагружения рост трещины тормозится зоной образования крейза в носике трещины, поскольку концентрация напряжений падает изза диссипации упругой энергии за счет пластического течения и образования фибрилл. Такая поврежднная зона имеет конечное время жизни, вследствие постепенного разрушения фибрилл крейза под действием приложенных напряжений. После полного разрушения крейза трещина проскакивает длину разрушившегося крейза, попадает в область неповрежднного материала и тормозится процессами образования нового крейза. Важно отметить, что размер и морфология зоны повреждения не зависят от типа испытаний крип или усталость. Размер зоны определяется, в основном, величиной прикладываемых напряжений . Таким образом, сопротивление медленному пошаговому росту трещины может быть определено путм измерения времени жизни зоны крейзообразования. При осциллирующих напряжениях время жизни обратно пропорционально скорости деформирования ,. Испытания различных линейных сополимеров этилена показало влияние молекулярной массы и разветвлнности, выявило роль молекулярных механизмов в процессе разрушения материала. Морфология зоны разрушения во всех сополимерах этилена была одинаковая, различия только в несущей способности фибрилл крейза. Существует еще одна важная особенность, отличающая сополимеры этилена от линейного ПЭВП. Это различие в морфологии зоны разрушения. Традиционная клиновидная форма крейза типична для ПЭВП. С другой стороны, основному крейзу в более вязком Г1ЭСГ1 сопутствует дополнительная пара крейзов, которые выходят из носика трещины под углами, аналогично зонам сдвигового течения . Сдвиговые крейзы, сравнимые по размеру с центральным крейзом, образуют, так называемую, эпсилонобразную зону разрушения. Подобная сложная морфология с крейзом и боковыми зонами полос сдвига была обнаружена при пошаговом разрушении поликарбоната . Однако трансформация зон сдвигового течения в крейзы, наблюдаемая в вязких полиэтиленах , в других полимерах не наблюдалась. Подтверждение образования сдвиговых крейзов в зоне разрушения обнаружилось в результате экспериментов при повышенных температурах и при разрушении полиэтилена при крипе в условиях окружающей среды. В работе экспериментально изучены процессы формирования и роста зоны повреждений вблизи носика трещины в процессе медленного поэтапного скачкообразного распространения трещины в полиэтилене. Основное внимание уделено различиям между зоной повреждений в ПЭВП, который представляет традиционную морфологию одного крейза т.