Қатты денелердің қирауының кинетикалық концепциясы


Кіріспе

Жоғары беріктілігі бар және экстремал жағдайда жұмыс істейтін материалдарсыз, қазіргі заманғы техника мен технологияның, дамуы мүмкін емес. Осындай материалдардың үзақ уақыт жұмыс істеуін болжайтын әдістер өте қажет. Техниканың дамуын анықтайтын осындай мәселелерді шешу үшін, материалдардың ішкі құрылысында жүретін физикалық процесстерді түсіну керек .
Соңғы бірнеше онжылдық бойы Санкт. Петербургтің А. Ф. Иоффе
атындағы физика . техникалық институтының (РҒА) академигі С.Н.Журковтың жетекшілігімен беріктіктің кинетика лық теориясы жасалынды. Бұл теория бойынша материалға кез . келген салмақ әсер еткенде, майда жарықшақтар мен тұтассыздықтар пайда болады. Майда жарықтар термофлуктуацияның әсерінен біртіндеп дефектілердің жинақталуынан пайда болады. Бұл процесстердің интегралдық сипаттамасы ұзақ беріктілік болып есептелінеді. Ұзақ беріктілік дегеніміз материалға күш түсірілген моментен, оның қирауына дейінгі уақытты айтады. Ұзақ беріктілік түсірілген күш пен температураға мынандай қарапайым өрнек арқылы байланысады. (Журков формуласы ) . Бұл формуладағы кинетикалық параметрлер (қираудың активация энергиясы, локалды кернеу коэффициенті, экспонентаның алдындағы коэффицент) қирау механизмі, дефектілердің жинақталу кинетикасы туралы бағалы мәліметтер береді. Қирау механизімін толық түсіну үшін материалдардың структурасын зеріттеу қажет. [1, 2, 3] . жұмыстардағы кинетикалық концепция [ 4, 5, 7]. жұмыстарда дамытылды. Бұл жұмыстарда негізінен структурасы қарапайым материалдардың ұзақ беріктігінің температураға және

Пән: Физика
Жұмыс түрі:  Курстық жұмыс
Көлемі: 39 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 700 теңге
Таңдаулыға:   




Кіріспе

Жоғары беріктілігі бар және экстремал жағдайда жұмыс істейтін
материалдарсыз, қазіргі заманғы техника мен технологияның, дамуы мүмкін
емес. Осындай материалдардың үзақ уақыт жұмыс істеуін болжайтын әдістер
өте қажет. Техниканың дамуын анықтайтын осындай мәселелерді шешу үшін,
материалдардың ішкі құрылысында жүретін физикалық процесстерді түсіну керек
.
Соңғы бірнеше онжылдық бойы Санкт- Петербургтің А. Ф. Иоффе
атындағы физика – техникалық институтының (РҒА) академигі
С.Н.Журковтың жетекшілігімен беріктіктің кинетика лық теориясы
жасалынды. Бұл теория бойынша материалға кез – келген салмақ әсер
еткенде, майда жарықшақтар мен тұтассыздықтар пайда болады. Майда жарықтар
термофлуктуацияның әсерінен біртіндеп дефектілердің жинақталуынан пайда
болады. Бұл процесстердің интегралдық сипаттамасы ұзақ беріктілік болып
есептелінеді. Ұзақ беріктілік дегеніміз материалға күш түсірілген моментен,
оның қирауына дейінгі уақытты айтады. Ұзақ беріктілік түсірілген күш пен
температураға мынандай қарапайым өрнек арқылы байланысады. (Журков
формуласы ) . Бұл формуладағы кинетикалық параметрлер
(қираудың активация энергиясы, локалды кернеу коэффициенті, экспонентаның
алдындағы коэффицент) қирау механизмі, дефектілердің жинақталу кинетикасы
туралы бағалы мәліметтер береді. Қирау механизімін толық түсіну үшін
материалдардың структурасын зеріттеу қажет. [1, 2, 3] - жұмыстардағы
кинетикалық концепция [ 4, 5, 7]- жұмыстарда дамытылды. Бұл жұмыстарда
негізінен структурасы қарапайым материалдардың ұзақ беріктігінің
температураға және әсер етуші күшке байланысын зеріттеді. Өнеркәсіпте көп
қолданылатын, структурасы күрделі гетерогенді материалдардың қирауы үлкен
практикалық және ғылыми қызығушылық тудырады. Бұндай зеріттеулер мына
мәселелер үшін қажет:
1. Қираудың кинетикалық теориясы гетерогендік материалдар үшін жұмыс
істейтінін дәлелдеу.
2. Қираудың физикалық механизімінің табиғатын білу .
3.Материалдардың қирауының структуралық факторға байланыстылығын дәлелдеу.

Бұл зерттеулердің мақсаты:
1. Мыс қоспаларының беріктігінің уақытқа, температураға байланысын анықтау
және осы қоспалар үшін Журков формуласының жұмыс істейтін интервалын
анықтау.
2. Тәжірбеден алынған осы формуланың параметірлерін пайдаланып,
материалдың қирау механизімдерін жоғарыда көрсетілген байланыстың
ерекшеліктерін анықтау.
3. Осы қоспалар үшін қираудың активация энергиясын анықтау.
Дипломдық жұмыстың бірінші тарауында осы мәселелерге байланысты әдебеттерге
шолу жасалады. Қатты денелердің беріктігі туралы түсініктің негізгі даму
этаптары көрсетілген. (Тұтас орта механикасы, материалдардың атом құрылысын
есепке алу, беріктіктің кинетикалық теориясы). Бұл тарауда кинетикалық
теорияның негізгі қағидаларының, қатты денелердің қирауының физикалық
табиғатын түсінуге және олардың беріктігін үлкейтуге үлкен көңіл бөлінген.
Қортындылай келіп кинетикалық теорияны дамыту үшін гетерогендік
материалдарды зерттеудің қажеттілігі көрсетіледі. Осындай материалдарды
таңдау негізделіп, олардың структуралары туралы әдеби мәліметтері
қарастырылады.
Екінші тарауда, металл үлгілерді дайындау және механикалық зерттеу
әдістемелері қарастырылған. Үзақ беріктіктің созылмалы жағдайда, ваккумде,
тұрақты жылдамдықпен үлгіге әсер ету мәселері қарастырылған.
Үшінші тарауда, мыс қоспаларының (жез, қалайы және бериллии қоспасы бар
қола, СИ – Мо композиті) беріктігінің температураға және уақытқа
байланыстылығы зерттелді. 32% қалайы қоспасы бар жездің атомаралық
энергиясын қоспа тәсілі арқылы анықталды. Қоланың және СИ – Мо
композитінің беріктігінің температураға және кернеуге байланысының
ерекшеліктері көрсетілді. Жез бен қоланың жоғарыда көрсетілген байланысының
түзуінің сыну себептері анықталды. СИ – Мо композитінің қирау активация
энергиясының күрт өзгеретін пайызы анықталды. Жалпы бұл қоспалардың қирауы
дислокациялық, термофлуктуациялық механизімі арқылы жүретіні дәлелденді.

I. Тарау. Әдеби шолу.
1. Қатты денелердің қирау табиғаты туралы көзқарастың дамуы.
Қатты денелердің қирауы көп уақыт бойы таза механикалық көзқараспен
түсіндірілді. Қатты денелер реологиялық қасиеттері бар тұтас орта сияқты
қарастырылды. Қатты дененің моделі ретінде серпімді континиум, кейінірақ
жарықтармен әлсіреген серпімді континиум қарастырылды. Беріктіктің
физикалық табиғатын түсінуге, атомаралық әсерлесудің теориялық беріктікті
есептеу нәтижесі үлкен роль атқарды. Есептеулер нәтижесінде теориялық
беріктік нақты беріктіктен 2-3 дәреже есе көп екендігі анықталды. Оның
себебін материалдағы микрожарықтардың барлығымен түсінірілді. Механикалық
көзқарас бойынша материалдың қирауы – кризистік оқиға деп қарастырылды,
былайша айтқанда жергілікті серпімділік кернеу кризистік шамаға жеткенде ол
өзінің тұтастығын жоғалтады. Қатты денелерді зерттеу нәтижесінде, оның
қирауы, кернеу, кризистік кернеуге жетпей тұрып ақ болатындығы белгілі еді.
Техникада бұл құбылыс материалдардың шаршауы деп аталынады және бұл құбылыс
абсолют нольден биік жағдайлардада байқалады. Осындай құбылыстар Вельтердің
дюралюминимен және жезбен, Мур мен Коммерстің бетонмен ағашқа, Манкенің
иондық кристаллдармен істеген зерттеулерінде кездескен. Қатты денелердің
статикалық шаршауы, беріктіктің уақытқа байланыстылығы түрінде көрінеді.
Кәзіргі кезде қатты денелердің беріктігінің уақытқа байланыстылығы,
қиратуға әсер ететін факторлармен емес, қирау процессінің табиғатымен
анықталады. Шынының беріктігінің уақытқа байланыстылығын, Маргетроид оның
екі фазалығымен және квазитұтқыр облысындағы материалдардың аққыштығымен
түсіндірді. Уақыт өткен сайын, материалдардың серпімді элементерінде,
релаксацияның нәтижесінде, механикалық кернеу кризистік шамасына жетеді.
Гетерагендік материалдар үшін Маргетроид гипотизі көп уақыт дұрыс деп
есептелінді.
Орован материалдың беріктігінің уақытқа байланыстылығын, ондағы Гриффитс
жарықтары арқылы түсіндірілді. Нақты беріктіктің теориялық беріктіктен аз
болу себебі, жарық беттерінің су молекулаларын сору нәтижесінде, беттік
керілудің азаюуына байланысты деп түсіндірді. Жоғарыда көрсетілген
теорияларда, қираудың уақытқа байланысты механизімдері әртүрлі. Бірақ екі
теорияда беріктіктің шегі болатындықтың мойындайды және статикалық шаршауды
түсіндіру үшін уақыт факторын енгізген. Бірінші жағдайда бұндай процесс
кернеудің әр жерге қайта таралуымен, екінші жағдайда жарықтың ылғалды
сорылуымен түсіндірді.
2. Қатты денелердің қирауының кинетикалық концепциясы.
Санкт- Петербург А.Ф.Иоффе атындағы Физика- Техникалық институтының
ғалымдары қатты денелердің беріктігінің уақытқа байланыстылығын және қирау
механизімдерін үзақ уақыт зерттеді. Олардың көзқарасы бойынша қатты
денелердің қирауы кинетикалық, термофлуктуациялық процесс болады. Денеге
кез- келген күш әсер еткенде, онда біртіндеп тұтассыздықтар жинала
бастайды. Қатты денелердің қирауының негізгі себептері температура мен
кернеу болады. Ал атомаралық байланысты үзетін негізгі фактор жылулық
флуктуация болып есептелінеді. Ал сырттан әсер ететін күш, бастапқы
энергетикалық барьерді азайтады және қирау процессін тездетеді. Бұл
көзқарас бойынша, қирау процесі кез- келген салмақтың әсерінен
болатындықтан, беріктіктің шегі, кризистік кернеу деген үғымдар өзінің
мағынасын жояды. Керісінше қирау процессінің қажетті сипаттамасы ретінде
ұзақ беріктік деген ұғым енгізілген. Ұзақ беріктік деп тұтастықтың (
атомаралық байланыс, кристаллдық денелердегі вакансиялар, микрожарықтар мен
микрокеуектер ) үзілуінің белгілі температура мен кернеудегі орташа
жылдамдығының жиналуына кері шаманы айтады.
Беріктіктің уақытқа байланыстылығы, механикалық қасиеттері мен ішкі
құрылысы өзгеше көп материалдар үшін зерттеулер жүргізілді. Атомаралық
байланыстары металлдық, иондық, коваленттік т.б. Моно және поликристалдар,
полимерлер, кейбір қоспалар, кейінгі жылдары аздап композитті материалдар
зерттеле бастады. Бұл жұмыстарда ұзақ беріктілік диопозонында, ал
температуралық диопозоны ( 180С –ден - - дейін), кейбір
жағдайларда бұл байланыс төменгі температураларда, сыртқы әсер етуші
кернеудің шамасы 1- 500 МПА , гидростатикалық қысым 1500 МПА жағдайында
арнайы қондырғыда зерттелді. Бұл байланыс атмосфералық қысымда, және 10-7
тор ваккумда жүргізілді. Гомогендік материалдар үшін беріктіктің уақытқа
байланысты өзгеруі, зерттеулер ішіндегі ең сенімдісі деп есептелінеді.
Барлық зерттелген материалдар үшін ( кристаллдар, металлдар,
пластмассалар, полимер талшықтары) беріктік уақытқа экспоненциялдық заңмен
байланысқан , T=const. 1.1
мұндағы, A - =0 кезінде --ға тең тұрақты коэффициент.
Оны lg графигінен анықтауға болады. =0 кезіндегі ордината
осінің кесіндісі lg болады.
- тұрақтысы - lg координаталарындағы түзудің еңкейу
бұрышының тангенсі. Жалпы ұзақ беріктіктің кернеумен байланысы
экспоненциалды болғандықтан, кернеу аз ғана өзгерсе, ұзақ беріктік күрт
өзгереді. Төмен температурада жүргізілген тәжрибеден - lg түзуінің
еңкею бұрышы үлкен болатындығы белгілі болды. Былайша айтқанда аз
ғана өзгерсе материалдың үлгісі тез үзілуі не болмаса ұзақ уақыт үзілмей
тұруы мүмкін. Жоғарыда айтылған жағдай ұзақ уақыт бойы төменгі
температураларда беріктікті “шегі” арқылы сипаттауға себепші болды.
Беріктіктің шегі материалдардың тұрақтысы ретінде кез- келген температурада
белгілі физикалық мағынасы болуы мүмкін.
Жүйелі зерттеулер қатты денелер мен полимерлер үшін
ұзақберіктіліктің (=const тұрақты кернеу кезінде) температураға
тәуелділігін атықтауға мүмкіншілік береді:
1.2
мұнда - атомдар тербелісінің жылулық периодына жақын,
тұрақты.
U - күйреу активтендіру энергиясы.
K- Больцман тұрақтысы.
T- Абсолют температура.
Активтендіру энергиясы lg түзулерінің енкейуінен
анықталуы мүмкін, ал тұрақтысының логарифмы осы түзулер
мен ордината осінің қиылысынан алынатын кесіндіге тең. Кейінгі
зерттеулердің нәтижесіне көз салсақ қираудың активация энергиясы әсер етуші
кернеуге түзу сызықты байланыстылығы белгілі болды. U=U0-
1.3
бұндағы U0 - кернеу болмағаны кезіндегі элементар актының қирау
энергиясы, шамасы жағынан металдар үшін сублимация энергиясына және
полимерлердің байланыс энергиясына жақын.
- материалдың табиғаты мен құрылымына тәуелді коэффициент.
1.3 теңдеуін ескере отырып қатты денелердің ұзақберіктігінің
температураға, уақытқа тәуелділігінің теңдеуін аламыз.

1.4
4. Теңдеуін логорифімдей отырып мынандай өрнек алуға болады: lg
1.5
1.1 және 1.5 өрнектерін пайданыла отырып
А және тұрақтыларының мәнін анықтауға болады.

A=, 1.6

Енді 1.4 теңдіуіндегі параметірлердің физикалық мағанасын
қарастырайық. Бұл өрнекте Больман факторы бар eUkT . Бұл
фактор U энергия бар кейбір процесстерді сипаттайды.
Ұзақберіктілік мына өрнекпен = анықталатын
болғандықтан, оны активациялық процесстің даму уақытысы деп
қарастыруға болады. Бұдан бөлек үзақберіктік температураға
тәуелді, ал температура болса жылулық флуктуцияның өлшемі. Сол
себепті қираудың негізінде термофлуктуацияның есебінен жүретін
кинетикалық процесстер жатыр деп ойлауға болады. Шындығына
келгенде, екі, бірінен соң бірі келетін флуктуациялардың күту
уақытысын көрсететін Френкель формуласы, 1.4. формуласына ұқсас.
= 1.7

мұндағы с атомдардың жылулық тербелісінің орташа периоды,
және Ефл =U кезінде аламыз, яғни ұзақберіктілік Eфл
энергиясы бар тізбектесіп келетін термофлуктуациялар үшін жаратылады.
(Жоғарыдағы айтылғандардың пайдасына мына мәселеде кепіл бола алады,
барлық қатты денелер үшін 10-13 c .
1.4 пен 1.7. өрнектерінің ұқсастығы, қатты денелердің қирауы
атомдық деңгейде дамйтын кинетикалық процесс екендігін көрсетеді.
Сондай-ақ 1.4 теңдеуінің Арренариус өрнегімен ұқсастығы қатты
денелердің қирауына кинетикасына жылулық флуктуациялардың әсер
ететіндігін дәлелдейді. Арренариус теңдеуі активтелген кинетикалық
процесстерді жазып көрсетеді. ( Мысалы ретінде, көршілес атомдар
байланысының үзілуі).
Бұндай процесстерде, орташа энергиясы КТ тең атом тербелісінің
фонында пайда болатын, термиялық флуктуациялар шешуші роль атқарады.
Бұдан тыс, кинетикалық концепцияның қалыптасуына 1.4 теңдеуінің
функцияналдық түрінен бөлек, оның , U0 коэффиценттері негіз болды.
Барлық қатты денелер үшін бұл коээфиценттің шамасы тең болды, және бұл
шама қатты дене атомдарының тербеліс периодына тең. Кейбір авторлардың
жұмыстарында, бұл коэффицент, температура мен кернеуге тәуелді деп
көрсетілген. Бірақ соңғы зерттеулер, бұл тұжырымның дұрыс еместігін
дәлелдеді. Материалды температурасында зерттеген жағдайда ғана
экспонентаның алдындағы коэффицентің түрі күрделі болады.
U энергиясы материалдардың структурасына тәуелді емес тұрақты шама
екндігі анықталды. Металлдар мен кристалдар үшін бұл энергияның шамасы
сублимация, ал полимерлер үшін деструкция энергиясымен дәлме- дәл келеді.
Бұл дегеніміз U энергиясы қатты денелердің атомаралық әсерлерін
сипаттайды.
, және U0
дің қатты денелердің фундаменталь тұрақтыларымен тең болуы қирау
процесін термиялық флуктуацияның нәтижесінде атомаралық байланыстардың
біртіндеп үзілу процессі деп қарастыруға болады. Қирау процессінің
механизімін тек қана сублимация не термодексрукция актілеріне әкелуге
болмайды. Нақты материалдар классына, олардың атомаралық U
энергиясының шамасына байланысты, кәзіргі кезде нақты қирау механизімдері
анықталған. Кристал денелер үшін қираудың элементтар актісі, бірдей
дефектілердің бірігіп әсерлесуіне байланысты болады. ( Дисклинация,
дислокация, вакансия). Металлдар мен кристалдар үшін микрожарықтардың пайда
болу себебі, біріншіден жылулық флуктуацияның әсерінен, екіншіден бастапқы
тежелген дислокациялардың бірігуінен болады. Дислокациялық микрожарықтардың
пайда болу және даму энергиясы мына өрнекпен анықталады: Мұндағы G -
ығысу модулі, b- Бюргерс векторы. Кейбір авторлар, қирау механизімі
түйін аралық атомдардың пайда болуынан деп түсіндіреді. Ол атомдардың
энергиясы сублимация энергиясына жақын. Қазіргі кездегі зерттеулердің
нәтижелері, қираудың элементар актісі, негізінен термофлуктуациялық,
дислокациялық микрожарықтардың пайда болуынан деп түсіндіріледі.
Кристаллды материалдардың атомдарының қирауының элементар актісі
термофлуктуациялық вакансиялардың бірігіп әсерлесуінен де болады. Егер
тепе-тең емес вакансиялардың концентрациясы көп болса. Бұл жағдайда,
U0 – потенциялдық барьердің шамасы сублимация энергиясына тең болмайды.
Металдардың өздікдиффузия энергиясымен сәйкес келеді.
Полимерлер үшін, қираудың кинетикасы, қатты химиялық байланыстардың
үзілуімен анықталады. Бұл процестердің энергиясы онша көп болмайды. Бұл
материалдар үшін қираудың элементар актісі бұндай аз болу себебі үш түрлі
жағдайға байланысты.
1. Макромолекулаларда химиялық байланыстар тізбек бойынша ыдырайды
[53]
2. Макромолекулаларда әлсіз, дефекттілік орындардың болуынан [1].
3. Гидролиттік қирау механізімінің әсерінен химиялық байланыстардың
үзілуінен.
Ылғалдың гидролиттік әсері, силикат әйнектің беріктігіне және
химиялық байланысына әсер етеді. Сондай ақ ылғалдың гидролиттік әсері
силикатты SiO2 шынының химиялық байланысы мен беріктігіне әсер
етедіндігі байқалған. 1.4 теңдеуіне қайта оралып
коэффицентінің мағынасын түсіндірейік. Оның өлшем бірлігі және ол
структураның өзгеруіне сезімтал ( механикалық және термоөңдеу,
лигерлеу, пластификациялау).
Кәзіргі кезде бұл коэффицентің табиғаты туралы екі көзқарас бар, біріншісі
U0 – потенциялдық барьерді азайтатын сыртқы әсер күшінің жұмысы ,
былайша айтқанда = , екіншісі салмақ түсірілген денелердің
структурасының дұрыс еместігінен пайда болатын, локалдық кернеу көрсеткіші.
Күрделі емес түрлендірулерден кейін мынандай өрнек алуға болады
мұндағы а3 – атом көлемі, - әсер етуші кернеу. Алынған
коэффиценттің шамасы атомның көлемінен 1-2 дәреже артық, сондықтан бұл
коэффиценті былай етіп жазуға болады, Va . мұндағы Va- атом
көлемі, () - сәйкесінше локалды және түсірілген
кернеу.
Кейбір авторлар, бұл коэффицентті ұзақберіктік процесін анықтайтын
активациялық көлем деп есептейді. Шындығына келгенде бұл екі көзқарастың да
дұрыс екендігі айқын. Қазіргі кезде бұл коэффиценттің структураның
элементерімен (бөлшектердің өлшемдері мен концентрациясы, блоктардың
орналасу дәрежесі, қоспалардың екінші фазасы т.б.) байланысты екендігі
белгілі болды. Va теңдеудегі көлем 4-6 атомдық көлемге тең ал
локалдық кернеудің коэффиценті ға. Қирау процесі туралы
феноменологиялық зерттеулерді қортындылай келіп, оның механизімі мен
табиғатты туралы қымбат информациялар аламыз. Әртүрлі физикалық әдістермен,
қатты денелердің көпшілігі үшін, қираудың кинетикалық табиғаты дәлелденді.
Инфрақызыл спектороскопия әдісімен полимерлік материалдардың химиялық
байланыстардың үзілгенін бақылауға болады. ЭПР әдісімен химиялық
байланыстардың салмақ түсірілгенде үзілгені дәлелденді. Байланыстардың
үзілуі үлгінің үзілуінен көп уақыт бұрын, салмақ түсірудің бастапқы
этапында байқалды. Материалдардың термо және механодикструкция нәтижелері,
қираудың негізі термофлуктуацияның әсерінен болатындығы дәлелденді.
Рентген және жарық сәулелернің шашырау әдісімен полимерлерде тұтастықтардың
жыртылуы байқалды. Олардың өлшемдері шамамен МКМ. Кейбір зерттеу
жұмыстарында, дефектілердің жиналуы мен даму кинетикасының,
микрожарықтардың пайда болуына әсері зерттелген. Кристалдардың
деформациясының бастапқы кезеңінде, өлшемдері шамамен 10 МКМ, көптеп
микрожарықтар пайда болады. Төменгі температураларда бұл микрожарықтар
үлгінің беткі қабатына жақын жерде пайда болады. Олардың концентрациясының
көбейуі, өлшемдері мен формасын, энергиясы мен пайда болу уақытын талдау,
бұл процестің дислокациялық, термофлуктуациялық екендігін дәлелдейді.
Жоғарғы температураларда микрожарықтардың өсуі оның төбесіне тепе-тең емес
вакансиялардың диффузиясынан болады. Ал төменгі температураларда,
микрожарықтардың дамуы олардың төбесінен, атомдардың, көрші түйінаралығына
өтуінен болады. Жоғарыда қарастырылған кристалдардың қирауының кинетикалық
сипаты бізге бағалы, себебі қазіргі кезде де әдебиеттерде де беріктіктің
уақытқа байланыстылығының табиғатына бөтен көзқарастар да бар.
Соңғы кезде қираудың кинетикасына ангормонизімді есептей бастады, былайша
айтқанда атомдардың бірге әсерлесуінің заңдылығын. Сол авторлар атомдардың
бір бағыттағы тізбегін қарастыра отырып және ангормонизімді есептей отырып
потенциалдық барьердің өрнегін алды
1.7.

ІІ- тарау.
Эксперимент әдістемесі.
2.1. Үлгіні дайындау (металдар) әдістерімен оларды сынаққа дайындау.
1. Мыс қоспасын 0,1 - 0,2 мм қалыңдыққа дейін валикпен езеді, содан
соң оны арнайы кескішпен екі жағын күрекше формасы сияқты етіп арнайы
кескішпенкесіп алады. Үлгінің жұмыс істейтін мойнының ұзындығы 22мм, ені
2мм. Кескішпен үлгіні қырыққаннан кейін оптометрде қалыңдығын дәл өлшеу
үшін шлифтелген пластинканың астына қойып 30атм қысыммен үлгінің бетін
тегістейді. Прокаткаден кейін үлгі бетінде қалатын майды бинзинмен
тазалайды. Үлгінің структурасын тұрақтандыру үшін рекристаллизациялық
термоөңдеуден өткізіп, өлшемдерін оптометрмен дәл өлшейді. Барлық үлгілер
тұрақты кернеу режимінде зерттелді. Тұрақты кернеудің дәлдігін ұлғайту үшін
Санкт- Петербургтегі А.Ф. Иоффе атындағы Физика-Техникалық ғылыми-зерттеу
институтында жасалған рычаг типтес қондырғы пайдаланылады. Қондырғының
құрылысы мынандай: Улитка осьпен бірге істелген, ось подшипник арқылы
горизанталь металл плитаға орналастырған, ол оське дөңгелек шкив
бекітілген. Үлгі орналастырылатын қысқыш сым арқылы шкивке оралған.
Үлгі қысқышқа орналасқан соң, улиткаға ілінген ыдысқа су жіберіледі. Судың
салмағы сымдар, улитка, шкив арқылы үлгіге беріледі, кернеу белгілі бір
шамаға жеткенде үлгі үзіледі. Үлгінің үзілген жерінің қимасына, түсірілген
күшті бөлсек, үзілу кернеуін анықтауға болады. осьтің шетіне стрелка
бекітілген, ол осьпен бірге үлгінің деформациясына байланысты бұрышқа
бұрылады және айналатын барабанға созылғыштың қисық сызығын сызады.
Барабанның айналу жылдамдығын біле отырып, үлгінің үзілуі үшін қанша уақыт
кеткенін анықтауға болады. барабанның айналу жылдамдығын аптасына бір
айналымнан, 10с 1 айналымға шейін өзгеруге болады. үлгінің бір қысқышы
металл сым арқылы шкивке жалғанады, екіншісі каретаға бекітіледі. Ол
микровинт арқылы жоғары, төмен қозғала алады. Микровинт резьба арқылы
металл цилиндрге бекітілген. Ал цилиндр горизонталь плитаға бекітілген.
Металл цилиндрдің ішіне үлгі бекітіледі, қасына термопара орналастырылады.

2.2. Механикалық қасиеттерді зерттеу әдістемелері.

1. Кернеудің әсерінен үлгінің өлшемдері өзгереді, соның есебінен әсер
етуші кернеуді тұрақты етіп, ұстау үшін рычагтың профилін улитка сияқты
етіп істеген.
Кернеуді тұрақты етіп ұстау мен арасындағы байланыс
экспоненциалды, азғана өзгерсе (үлгінің өлшемдері азғана өзгерсе)
ды анықтауда үлкен қателіктер кетеді. Рычагтың профилін жасауда мына
формула пайдаланылады: бұндағы - радиус-вектордың бастапқы
және берілген уақыттағы проекциясы. дөңгелек дискінің радиусы,
салыстырмалы ұзарту. Үлгілерді әртүрлі температураларда зерттеу үшін
арнайы пеш дайындалып, үлгінің қасына термопара орналастырылады. Пештің
ішіндегі температуралық өріс біртекті болады.
Үлгіге кернеу әсер еткенде, иеталл сымдар да серпімді деформацияиаланады,
сондықтан кернеуді есептегенде, осы серпімді деформацияны шығарып отыруымыз
керек. Ол үшін үлгі орнына деформацияиаланбайтын металл үлгіні орналастырып
оған әртүрлі күшпен әсер етіп, сол күшпен жалғастырушы сымның
деформациясының арасындағы байланыстың графигін аламыз. Сол графикті
пайдалана отырып, әрбір тәжрибе кезінде сол деформацияны шығарып тастаймыз.

2. Соның нәтижесінде дің қателігі азаяды. Улитканың тепе-теңдігін
таразы сияқты анықтаймыз. Оның қысқышына ілінген жүк, улиткаға ілінген
жүктен 6,8 есе көп болу керек. Ол үшін үлгіні стендке орналастырып,
улиткаға 20г жүк ілеміз. Улитка тіреуішке тиіп тұру керек. Осы үлгі
үзілетін кернеуді шамалап, сол кернеуге сәйкес серпімді деформацияны (
графиктен біліп) улитканы упордың үстіне көтереміз.
3. бұл қондырғы арқылы тұрақты жылдамдықпен салмақты өзгертіп зерттеулер
жүргізуге болады. үлгілердің бұзылмай тұрған уақытын мына, өрнек бойынша
анықтауға болады.
Журков формуласындағы коэффицент
үзілу кернеуі
су ағу уақыты.
Алынған нәтижелердің қатесі 20% тен аспайды. Көрсетілген әдіс арқылы осы
стендте беріктіктің температура, кернеуге байланысты өзгеруі зерттелді.
Тәжірибе жүргізу уақыты бірнеше секундтан 100 С созылды. Тұрақты
жылдамдықпен әсер ететін күшті алу үшін, судың ағысын пайдаланады. Жоғарыда
көрсетілген формула осы жолмен үлгіні үзу кезінде пайдаланады. Егер судың
ағысы тұрақты болса, t., үзілу шарты бұндағы ;
Интегралдың төменгі шегі жүкті ілген момент, жоғарғысы үлгі үзілу моменті.
Интегралды шеше отырып үлгінің үзілу уақыты анықталады.
Улитканың тепе- теңдігін былай орындайды. Тіреуіш-
аяғанда улитка бір орнында тұру керек. Содан жүктерді біртіндеп ала отырып,
улитканың профилі дұрыс жасалғандығын тексеріп шығуға болады. егер әртүрлі
жүк үшін тепе- теңдік болса онда улитка профилі дұрыс деп есептеледі.
4. Бұл қондырғымен басқа да материалдарды зерттеу үшін конструкцияға азғана
өзгерістер енгізу қажет. Тәжрибе барысында улитка балансы тіреуіштің орны,
тартатын сымның деформациясы, тексеріліп отырылды.

2.3.1. Рентген сәулелерінің аз бқұрышты сейілу әдісінің және осы
әдістің микрокеуек пен микрожарықтарда қолданумүмкішіліктерінің теориялық
негіздері.
Рентген сәулесінің дифракциясы теориясының негізгі ережелері толық
жеткілікті дәрежеде жетілдірілген [ 129, 130, 131, 132 ]. Рентген
сәулесінің дифракция құбылысы рентге сәулесі ағынының бір бөлімі ағынның
негізгі бағытының ауытқиды, ауытқыған сәулелердің таралуы обьектті
сипаттайды және басқа зерттелілді заттың қасиеттері мәліметтеріне ие екені
ескеріледі.
Обьект дифракция есептелуі көлемінің түрлі элеметтердің
интерференциясын элементтер мен есептшаттарға жіктеу арқылы орындалады.
Берілген элементтің электронның көлемде болу ықтималдығына пропрционал
реттелген тығыздықтың ендіру қолданылады.
Микрокеукті сейілуші бөлшек моделдей алады. Түрлі формадағы
бөлшектердегі дифргкция есебі [ 132 ]-де келтіріледі, бірақ дәлдігі 10 – 20
% шамасындағы дәлірек есептеулер үшін экспериметалды нәтижелерді
анализдеуге қолайлы есептеу формулаларын пайдалануға болады:
(9)
Мұнда V-бөлшек көлемі; Нсейіну интенсивтілігін есептеу бағытындағы бөлщек
өлшемі; -сейінудегі ауытқитын бұрым; толқын ұзындығы; dI-
денелік бұрышқа сейіну интенсивтілігі; - сәуленің түсу
интенсивтілігі; g- шар үшін және тікбұрышты параллепипед үшін
немесе элипсонда үшін тең болатын форма коэффициенті. эффектті
қима өлшемі.
9) формула түрлі бағыттағы бөлшек өлшемдерін, сондай-ақ жарықтар
моделдене алатын тік бұрышты параллепипед немесе элипсонды түріндегі
бөлшек формасымен бөлшек өлшемдерін бағалауға мүмкіншілік береді. 7
суретте бөлшектегі сейілу жүйесі келтірілген. Сәулелер шоғырының
эллипсада кейінгі бөлшек орналасқан электронды тығыздықты
ортадан өткенде рентген сәулелері сейіледі. Орталық диффузиялық
сейілу қалыптасады. Өзара перпендикуляр бағыттарда
бұрыштың сейілуінің интенсивтілігінің өлшенуі эллипсалданың H
мен H өлшемдерін анықтауға мүмкіншілік береді. 8 суретте H=100HM
бөлшек үшін exp (-) тәуелділігі көрсетілген. 8 суретте кіші
бұрыштарға сейілу өлшемдері металдардағы микрожарық теңесетінде
бөлшектерден түседі. Босоралған ұқсас дифракция интенсивтілігі
бөлшектер жүйесі үшін бірдей орналасқан келесі формуламен
сипатталады.
10) -
мұнда N-шоғыр жарықтандырушы көлемдегі
бөлшектер саны 10 формулаға сүйеніп бөлшектер өлшемін, олардың
концентрациясынан тәуелсіз, I() –y қисығынан анықтау болады. Бөлшек
өлшемінің ауытқу бұрышының тангенсінен тәуелділігі
координаталарында иілу бұрышы тангенсімен тікелей сипатталады.
Түрлі өлшемдегі бөлшектердің жартылай дисперциялы жүйесінің жағдайында
қорытқы интенсивтілік келесідей:
(11)
Мұнда n-бірдей өлшемді бөлшектер концентрациясы.
[123, 131] қорытындыларына сүйеніп

(12)
анықталады. Кеуектердің өлшемдері бойынша таралуының нақты функциялар
құрлымы тікелей эксперименталды МУР индикатристерінен анықтау өте
күрделі. Бірақ [131,139] (12) формула бөлшектер өлшемін олардың
көлемдегі концентрациясынан тәуелсіз, анықтауға мүмкіншілік береді. Егер
үлгіде бірнеше өлшемді бөлшектер бар болса, онда олардың өлшемдерін
анықтауда жанамалар әдісі [128,130] қолданылады.
2. Азбұрышты рентген сейінулерін зерттеуге арналған қондырғы.
Рентген сәулелерінің азбұрышты сейінулері (МРР) бірінші шоғырдан
тікелей жақындықта, өз ерекшелігі болған, шоғырланған. Сейінген сәулелену
интенсивтілігі кішігірім және түсуші сәуленің интенсивтілігінің үлестік
пайызын құрайды. Сондықтан микро кеуектен сейілуді ренген аппаратурада
тіркеуде ерекше ерекше талаптар қойылады. Микрокеуектерді тіркеуде және
қойылған эксперименталдық мәселелерді шешуде МРР техникасына негізгі
талаптар келесідей құрамда:
1. Суйілудің аз бұрыш обылыстарында шоғырланғандықтан
құрылғының жоғары бұрыштық шешімі.
2. МРР интенсивтілігі аз болу заңдылығынан құрылғы жоғары
жарықтық күшке ие болуы керек.
3. Ауа молекулаларынан паразиттік сейілудің болмауы,
жарықтық күшінің қандайда бір күшейтілуі рентген
шоғырының қалыптасу жолы бойындағы жұмысшы көлемнің
вакумдалуымен орындалады.
4. Негізгі талаптар сәулелердің бірінші ретті қалыптастыруына
қоллимациялық құрылғыда паразиттік фонның азайтылуына
қойылады.
Сейілу интенсивтілігінің әлсіздігінен тіркеу эффективтілігіне
күшейтілген талаптар қойылады. Есептеудің 100 % жақын
эффективтілігіне ие, рентген сәулелерінің тіркеудің изинтилляциялық
жүйесі қолданылады. Қазіргі кезде жұмыс принципі қарапайым газды
тіркеуіштерге аналогиялы рентген координациялық детекторы
қолданылуда. МРР құрылғысының құрылымдық жүйесі негізгі тораптарға
да ие:
1.Рентген сәулелену көзі.
2. Бірінші шоғыр коллиматоры.
3. Бірінші шығаруға қатысты үлгіні қажетті жағдайда орналатыруға
мүмкіншілік беретін үлгі ұстаушы.
4. Тіркеуіш пен радиоэлектронды аппаратурадан тұратын құрылғының жалпы
бейнесі 8-ші суретте көрсетілген.
Рентген нұрландыру көзі ретінде біздің жұмыста тарфокусты БСВ-
22,23,24,25, молибденді анодымен қолданылады. Түтіктер жоғары вольтті
ПУР-550 генераторы арқылы қоректендірілді. Біздің жұмыста қысқа бірінші
шоғыр коллинациясы қолданылады [1].
Шоғыр туындатушы жүйе түтіктек (1) тіркеуішке (9) дейінгі барлық
шоғыр жолы бойына вакуумдалды 9-шы ... жалғасы
Ұқсас жұмыстар
Қатты денелердің жылу сыйымдылығы
Қатты денелер қирау табиғатын кинетикалық бағытта зерттеу
Қатты денелердің магниттік қасиеттері
Сұйықтар мен қатты денелердің қасиеттері
Қатты денелердің жылуөткізгіштігі және жылудан ұлғаюы
Газ тектес, сұйық және қатты денелердiң қасиеттерi
Қатты денелердің жылу өткізгіштігі мен катты денелердің молекула-кинетикалық теориясының негізгі ұғымдары ондағы тасымалдау процестері, соның ішінде стационар және стационар емес жағдайлардағы жылу өткізгіштік процесі
Қатты денелердің қарапайым және күрделі қозғалысы
Қатты денелердің беттік қасиеттеріне ультракүлгін және иондайтын сәулеленудің әсері
Беріктілік проблемаларды шешуде статикалық және кинетикалық көзқарастар
Пәндер

Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор №1 болып табылады.

MasterCard Visa


WhatsApp: 777 614 50 20
Email: info@stud.kz
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь