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.

Комментарии закрыты.