РАЗРУШЕНИЕ ПОЛИМЕРНЫХ СТЕКОЛ С ОБРАЗОВАНИЕМ КРЕЙЗОВ (ТРЕЩИН «СЕРЕБРА»)
Выше температуры хрупкости Гхр полимер способен к вытяжке без разрушения, если напряжение превышает предел вынужденной высокоэластичности ав, который практически обращается в нуль при достижении Гс. В этой области при напряжениях ниже ств полимер ведет себя как твердое тело. Однако чем выше температура, тем отчетливее наблюдается процессы медленного развития так называемых трещин «серебра», по терминологии Кувшинского и Бессонова [П.22], или крейзов, по терминологии Берри [11.23].
Трещины «серебра», наблюдаемые при растрескивании пластмасс, и соответствующие фрактограммы поверхностей разрушения с образованием линий сколов в виде парабол еще раньше подробно были исследованы Александровым [11.24], Регелем [11.25] и др.
Разрушение полимеров в стеклообразном состоянии при напряжениях ниже (Тв происходит путем образования и развития двух крайних типов трещин: при низких температурах и малых напряжениях (область квазихрупкого разрушения) растут трещины разрушения, при повышенных температурах и напряжениях (заштрихованная область IV на рис. 11.4) при определенных условиях растут крейзы, возникающие в результате деформационного микрорасслоения материала. Между стенками трещины «серебра» образуются микротяжи сильно ориентированного материала.
Между различными механизмами нет резкого перехода и границы области крейзов (область IV на рис. 11.4) условны. Обычно вслед за крейзом идет трещина разрушения, возникающая путем разрыва микротяжей (рис. 11.17). В процессе разрушения трещина разрушения «догоняет» трещину «серебра» и завершающая стадия разрыва происходит путем роста трещин разрушения. С увеличением нагрузки это явление наблюдается более отчетливо. В ориентированном состоянии после вытяжки полимера крейзов не наблю-
дается. Поэтому разрушение в точке D (см. рис. 11.4) происходит путем образования и роста трещин разрушения, характерных для кратковременной прочности полимеров.
Поверхность разрушения при образовании крейзов характеризуется тем, что гладкая зона поверхности разрушения (медленная стадия) покрыта линиями в виде парабол, которые являются линиями скола двух трещин, растущих в близких поперечных сечениях образца [11.24; 11.25]. Одна из этих трещин может быть главной, или магистральной. Чем выше температура, тем позже возникает трещина разрушения на трещине «серебра». В предельном случае образец может быть «пронизан» только трещинами «серебра» без разрушения. _ Для этого предельного случая в табл. 11.2 приведено соответствующее усло-
Рис. 11.17. Структура крейза в полимерном стекле
вне долговечности, а механизм разрушения назван релаксационным локальным.
Термофлуктуационный механизм разрыва химических связей (в микротяжах) наблюдается и здесь, но кинетику разрушения определяет процесс микрорассеяния на микротяжи, т. е. релаксационный процесс, активированный локальными перенапряжениями.
При определенных условиях (повышенные температуры) трещина разрушения, идущая вслед за трещиной «серебра», практически не возникает и в образце происходит растрескивание без разрыва его на части.
Так как в этом случае микротяжи скрепляют стенки этих трещин и не дают им раскрыться, то нагрузка все время распределена практически равномерно по сечению (микротяжи принимают долю нагрузки на себя). Поэтому в отличие от трещин разрушения напряжение у вершины трещины «серебра» по мере ее углубления в материал не возрастает, оставаясь примерно постоянным. Это приводит к простому виду предэкспоненциального члена в уравнении долговечности. В этом случае (см. уравнение в табл. 11.2 к IV механизму разрушения) коэффициент концентрации напряжения р трещин «серебра» мал и остается практически постоянным при увеличении длины трещины.