» » Влияние масштабного фактора на длительную прочность
11.01.2015

Влияние масштабного фактора на величину эффекта воздействия жидкого металла исследовали испытанием на длительную прочность трубчатых образцов с разной толщиной стенки. Испытание проведено на никелевом сплаве марки ЭИ869 при температуре 750° С. Все образцы, изготовленные из этого сплава, имели внутренний диаметр 10 мм, толщина стенки составляла 0,15; 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,5 и 2,0 мм. Испытания проводили в жидком натрии в условиях термического переноса массы, обусловленного перепадом температур в образце (см. рис. 95) от 750° С в рабочей части до 400° С в верхней зоне столбика жидкого металла. В связи с тем, что масштабный фактор в условиях испытания материала на длительную прочность в неактивной среде также проявляется в виде зависимости времени до разрушения от поперечного размера образца [270], аналогичные образцы испытывали и на воздухе. Внутренняя полость этих образцов до испытания была наполнена аргоном и герметизирована приваркой пробки к входному отверстию.
Испытания в жидком металле и на воздухе проведены при одинаковой величине растягивающего напряжения — 20 кг/мм2. Полученные в этих опытах значения времени до разрушения представлены на рис. 100, а в виде зависимости от толщины стенки образца. Видно, что время жизни образца уменьшается с уменьшением толщины его стенки. Такая закономерность действует и при испытании в натрии и на воздухе. Однако в жидком металле время до разрушения в рассматриваемом диапазоне изменения толщины стенки, за исключением крайних значений, меньше, чем на воздухе.
Влияние масштабного фактора на длительную прочность

На рис. 100, б показано, как изменяется отношение времени до разрушения образца в натрии ко времени до разрушения на воздухе в зависимости от толщины стенки. Видно, что это отношение имеет минимальное значение при толщине стенки 0,5 мм и увеличивается при больших и меньших толщинах. Таким образом, влияние жидкого натрия, являющееся следствием протекания процесса термического переноса массы, сказывается на длительной прочности сплава ЭИ869 лишь в ограниченном диапазоне изменения толщины стенки образцов: от 0,15 до 2,0—2,5 мм. Следует отметить, что степень влияния жидкого натрия весьма высока. Так, максимальное значение эффекта достигает 86% при толщине стенки 0,5 мм и находится в пределах 40/86% при ее изменении от 0,25 до 1,6 мм.
Кроме влияния на время до разрушения масштабный фактор оказывает также влияние на величину относительного удлинения образца к моменту разрушения. В табл. 46 включены соответствующие значения удлинений образцов с разной толщиной стенки, испытанных в натрии и на воздухе. Хотя все образцы имели рабочую часть длиной 100 мм, однако их удлинения являются сопоставимыми, так как они отвечают равномерной деформации образца. В этом можно убедиться, рассматривая абсолютные значения удлинений, которые достаточно малы и только у одного образца превышают 4%.
Данные табл. 46 показывают, что, несмотря на обычный для этой характеристики разброс значений, относительное удлинение, так же как и время до разрушения, снижается с уменьшением толщины стенки трубчатого образца. При всех толщинах стенки в интервале 0,25—2 мм относительное удлинение сплава в жидком натрии меньше, чем на воздухе, и, таким образом, область проявления эффекта воздействия жидкометаллической среды, определяемая по этой характеристике, совпадает с областью проявления эффекта, определяемой по значениям времени до разрушения.
Влияние масштабного фактора на длительную прочность