Materiālzinātnes un inženierzinātņu jomā materiālu defekti vienmēr ir bijuši svarīgs faktors, kas ietekmē materiālu veiktspēju un kalpošanas laiku. Materiāla defektu esamība ne tikai samazinās materiāla mehāniskās īpašības un izturību pret koroziju, bet arī izraisīs materiāla sabojāšanos ekspluatācijas laikā, tādējādi radot drošības negadījumus un ekonomiskus zaudējumus. Šajā rakstā tiks detalizēti aplūkota materiālu defektu definīcija, klasifikācija, cēloņi un to ietekme uz materiālu atteici, lai materiālu zinātniekiem un inženieriem sniegtu atsauces un atsauces.
1. Materiālu defektu definīcija un klasifikācija
Materiāla defekti attiecas uz nepilnībām vai nelīdzenumiem materiāla iekšpusē vai virspusē, kas radušies dažādu iemeslu dēļ materiāla sagatavošanas, apstrādes un lietošanas laikā. Šie defekti var būt dažādās formās, tostarp plaisas, ieslēgumi, vaļīgums, segregācija utt. Saskaņā ar defektu ģeometriskajiem raksturlielumiem un sadalījuma pazīmēm materiālu defektus parasti var iedalīt šādās kategorijās:
Punktu defekti: piemēram, vakances, intersticiālie atomi, aizvietojošie atomi utt., galvenokārt ietekmē materiāla elektriskās un termiskās īpašības.
Līniju defekti: piemēram, dislokācijas, ir viens no visizplatītākajiem kristālisko materiālu defektiem, un tiem ir būtiska ietekme uz materiāla mehāniskajām īpašībām un plastisko deformāciju.
Virsmas defekti: piemēram, graudu robežas, fāžu robežas, dvīņu robežas utt., Galvenokārt ietekmē materiāla difūzijas īpašības un izturību pret lūzumiem.
Virsbūves defekti: piemēram, plaisas, ieslēgumi, vaļīgums uc Šie defekti parasti nopietni ietekmē materiāla mehāniskās īpašības un izturību pret koroziju.
2. Materiālu defektu cēloņi
Materiālu defektu cēloņi ir dažādi, galvenokārt ietverot šādus aspektus:
Defekti sagatavošanas procesā: Materiālu, piemēram, kausēšanas, liešanas, kalšanas, velmēšanas u.c., sagatavošanas procesā nepareizas procesa parametru kontroles, iekārtas atteices vai ekspluatācijas kļūdu dēļ var rasties defekti materiāla iekšpusē vai uz virsmas. . Piemēram, liešanas procesā nevienmērīgas izkausēta metāla plūsmas vai pārāk liela dzesēšanas ātruma dēļ lējuma iekšpusē var rasties saraušanās caurumi vai vaļīgums; velmēšanas procesā nelīdzenas veltņa virsmas vai nevienmērīga velmēšanas spēka dēļ uz sloksnes virsmas var rasties iespiedumi vai rullīšu pēdas.
Apstrādes procesa defekti: Materiāla griešanas, slīpēšanas, metināšanas un citos apstrādes procesos instrumenta nodiluma, nepamatotu griešanas parametru, nepareiza metināšanas procesa un citu iemeslu dēļ var rasties defekti materiāla virsmā vai iekšpusē. Piemēram, griešanas procesā smaga instrumenta nodiluma vai pārāk liela griešanas ātruma dēļ uz sagataves virsmas var rasties skrāpējumi vai plaisas; metināšanas procesā pārmērīgas metināšanas strāvas vai pārāk liela metināšanas ātruma dēļ metinājuma iekšpusē var rasties poras vai izdedžu ieslēgumi.
Defekti lietošanas laikā: Materiāla ekspluatācijas laikā skarbu apstākļu, piemēram, vides korozijas, noguruma slodzes, augstas temperatūras un augsta spiediena ietekmes dēļ materiāla iekšpusē vai virspusē var rasties defekti. Piemēram, aviācijas konstrukciju metāla materiālus lietošanas laikā ietekmē korozīvā vide, kas materiāla virsmā var radīt korozijas bedres vai plaisas; ātrgaitas tērauda instrumenti griešanas laikā tiek pakļauti augstai temperatūrai un augstam spiedienam, kas var izraisīt nevienmērīgu karbīdu sadalījumu vai pārkaršanu instrumenta iekšpusē.
3. Materiālu defektu ietekme uz atteici
Materiālu defektiem ir būtiska ietekme uz materiālu sabojāšanos, kas galvenokārt izpaužas šādos aspektos:
Materiāla mehānisko īpašību samazināšana: Materiāla defektu esamība iznīcinās materiāla nepārtrauktību, kā rezultātā samazināsies materiāla mehāniskās īpašības, piemēram, izturība un stingrība. Piemēram, plaisu defekti samazinās materiāla stingrību pret lūzumiem, padarot to, ka materiāls plīsīs, ja tas tiek pakļauts ārējiem spēkiem; vaļīgums un iekļaušanas defekti samazinās materiāla blīvumu un viendabīgumu, kā rezultātā samazinās materiāla izturība un cietība.
Materiāla korozijas procesa paātrināšana: Materiālu defekti kļūs par prioritāro kanālu korozīvās vides erozijai, paātrinot materiāla korozijas procesu. Piemēram, korozijas bedres aviācijas konstrukciju metāliskajos materiālos kļūs par korozīvās vides erozijas sākumpunktu, kā rezultātā pakāpeniski erozijas materiāla virsma; ieslēgumi tērauda materiālos kļūs par "tiltu" korozīvās vides erozijai, paātrinot materiāla korozijas ātrumu.
Materiālu noguruma atteices izraisīšana: Materiālu defekti kļūs par sākumpunktu noguruma plaisu rašanās brīdim un paātrinās materiālu noguruma atteices procesu. Piemēram, ja metāla materiāli, kas satur mikrodefektus, tiek pakļauti cikliskām slodzēm, mikrodefektu vietā var rasties sprieguma koncentrācija, kas izraisa noguruma plaisu veidošanos un izplešanos; nevienmērīgs karbīdu sadalījums ātrgaitas tērauda instrumentos izraisīs instrumenta lūzumu lietošanas laikā, samazinot instrumenta kalpošanas laiku.
Ietekme uz materiālu drošību un uzticamību: Materiālu defekti nopietni ietekmēs materiālu drošību un uzticamību, kā arī var izraisīt iekārtu vai konstrukciju atteici lietošanas laikā. Piemēram, gaisa kuģa konstrukciju detaļu plaisu defekti kosmosa jomā var izraisīt gaisa kuģa sairšanas negadījumus lidojuma laikā; ieslēguma defekti spiedtvertnēs naftas ķīmijas jomā var izraisīt noplūdes vai eksplozijas negadījumus zem augsta spiediena.
IV. Pasākumi materiālu defektu novēršanai un kontrolei
Lai novērstu un kontrolētu materiālu defektu rašanos un attīstību, var veikt šādus pasākumus:
Optimizējiet sagatavošanas procesu: Materiālu sagatavošanas laikā stingri kontrolējiet procesa parametrus un procesa apstākļus, lai nodrošinātu, ka materiāla iekšējā struktūra un virsmas kvalitāte atbilst projektēšanas prasībām. Piemēram, liešanas procesā tiek izmantota progresīva liešanas tehnoloģija un aprīkojums, lai uzlabotu izkausētā metāla plūstamību un dzesēšanas ātruma vienmērīgumu; velmēšanas procesā tiek izmantoti augstas precizitātes rullīši un velmēšanas iekārtas, lai nodrošinātu sloksnes virsmas kvalitāti un izmēru precizitāti.
Nostipriniet apstrādes procesa kontroli: Materiālu apstrādes procesā tiek saprātīgi izvēlēti griešanas parametri un instrumentu materiāli, optimizēts griešanas process un metināšanas process, kā arī samazināti apstrādes procesā radušies defekti. Piemēram, griešanas procesā tiek izmantots atbilstošs griešanas ātrums un padeves ātrums, lai nodrošinātu sagataves virsmas kvalitāti un izmēru precizitāti; metināšanas procesā tiek izmantota saprātīga metināšanas strāva un metināšanas ātrums, lai nodrošinātu metinājuma iekšējo kvalitāti un izskata kvalitāti.
Uzlabojiet materiāla veiktspēju: materiāla apkalpošanas procesā pastipriniet materiāla apkopi un apkopi, lai uzlabotu materiāla veiktspēju un kalpošanas laiku. Piemēram, aviācijas konstrukciju metālu materiāliem tiek veikta regulāra korozijas noteikšana un pretkorozijas apstrāde, lai nodrošinātu materiāla izturību pret koroziju; tiek veikta regulāra ātrgaitas tērauda instrumentu slīpēšana un remonts, lai nodrošinātu instrumenta griešanas veiktspēju un kalpošanas laiku.
Stiprināt materiālu kvalitātes pārbaudi un uzraudzību: Materiālu sagatavošanā, apstrādē un izmantošanā pastipriniet materiālu kvalitātes pārbaudi un uzraudzību, kā arī savlaicīgi atklājiet un novērsiet materiālu defektus. Piemēram, izmantojiet uzlabotas nesagraujošās testēšanas tehnoloģijas, lai pārbaudītu materiālu kvalitāti, lai nodrošinātu, ka materiālu iekšējā struktūra un virsmas kvalitāte atbilst projektēšanas prasībām; izveidot materiālu kvalitātes vadības sistēmu un izsekojamības mehānismu, lai nodrošinātu materiālu kvalitātes izsekojamību un kontrolējamību.
Rezumējot, materiālu defekti ir viens no svarīgākajiem materiālu bojājumu cēloņiem. Lai novērstu un kontrolētu materiālu defektu rašanos un attīstību, ir jāsāk no sagatavošanas procesa, apstrādes kontroles, materiālu veiktspējas uzlabošanas, kvalitātes pārbaudes un uzraudzības u.c., lai stiprinātu materiālu kvalitātes vadību un kontroli. Tikai tādā veidā var nodrošināt materiālu drošību un uzticamību, nodrošinot spēcīgas garantijas rūpnieciskajai ražošanai un zinātniskajai izpētei.