Температурные области эффективной эксплуатации конструкционных композиционных материалов » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Температурные области эффективной эксплуатации конструкционных композиционных материалов

24.06.2021

При создании перспективных композиционных материалов необходимо учитывать стабильность физико-механических свойств композитов в заданном температурном интервале их эксплуатации.

Однако четкие границы температур эксплуатации элементов конструкции технических систем не регламентированы до настоящего времени.

В ряде литературных публикаций приведено лишь качественное разделение температур на низкие, высокие без определения конкретных температурных интервалов.

По-видимому, некорректно проводить градацию температур на низкие, высокие и тем более сверхвысокие, не связывая это с физическим (агрегатным) состоянием вещества. Так, например, для титановых сплавов высокой считается температура 550—560 °С, выше которой они интенсивно окисляются и не обеспечивают эксплуатационную надежность элементов конструкции технических систем.

В то же время для тугоплавких металлов (W, Mo и др.) в безокислительной среде эта температура может считаться низкой.

Поэтому при определении области низких, высоких и сверхвысоких температур должны быть учтены критерии, позволяющие корректно разделить температурный интервал 25—4000 °С на области низких, высоких и сверхвысоких температур.

В работе в качестве критерия, принятого условно для разделения температур на низкие и высокие, предложена температура плавления титана (1670 °С). Однако условность такого предложения очевидна и явно недостаточна для классификации конструкционных материалов на низко- и высокотемпературные. Более того, область высоких температур согласно этому критерию остается достаточно широкой [1725-(3730+3230) °С), что имеет практическое значение при эксплуатации технических изделий современной техники.

В этой связи возникает необходимость дискретного рассмотрения высокотемпературной области с выделением областей высоких и сверхвысоких температур. Такую градацию температур можно считать обоснованной, поскольку она включает температуры практически применяемые для изделий конструкционных сплавов и композитов. Эти материалы нельзя отнести к одному классу, для которого требуется обеспечение эксплуатационной надежности как при 1725, так и при 3730 °С (пусть даже кратковременно).

Поэтому в данной работе предлагается разделить температурный интервал 1725—3730 °С на высокие и сверхвысокие температуры и соответственно разделить конструкционные сплавы и композиционные материалы на высокотемпературные и сверхвысокотемпературные.

В качестве параметра для ряда металлов и неорганических соединений может быть принята теплоемкость кристаллических неорганических соединений при высоких температурах.

Согласно критерию, рассмотренному в работе, расчет теплоемкости Cр,т кристаллических неорганических соединений может проводиться для интервала низких (298 К - Tпр) и высоких (Tпр—Tпл) температур по формуле

где Тпл — температура полиморфного превращения в интервале 298 К — Tпл;

При отсутствии данных о температуре плавления в расчетную формулу (1.2) вместо Tпл рекомендовано вводить параметр T' < Tпл, при котором нахождение соединений в твердом состоянии не вызывает сомнений.

Однако возможность применения параметра Cр,т для классификации температур на высокие и сверхвысокие требует всестороннего обоснования, поскольку для некоторых материалов, применяемых в изделиях современной техники, повышение температуры их нагрева не сопровождается полиморфным превращением.

Итак, если следовать рекомендациям, к низким температурам следует отнести область от 298 К до Тпр. Для различных неорганических соединений этот интервал будет отличаться на AT.

К высоким температурам следует отнести область температур, для которых выполняются условия Tпр/Tпл. Аналогично высказанным ранее соображениям для различных неорганических материалов и соединений этот интервал будет также отличаться на AT.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: