Справочник технолога-оптика - Окатов М.А.
ISBN 5-7325-0236-Х
Скачать (прямая ссылка):
3,0 1105 983 1110 2,66 2,58 3,0Ь
, 7,5 1109 1221 1442 2,84 3,14 3,76
15,0 1156 1187 1406 3,60 3,61 3,35
30,0 1202 1272 1404 4,29 4,02 3,51
f 60,0 1207 1331 1350 3,59 4,22 3,67
Таблица 1.35. ВЛИЯНИЕ ВОДЫ НА ПРЕДЕЛ ПРОЧНОСТИ СТЕКЛА
Условия испытаний а ¦ 10 \ Н/м2
На воздухе (при температуре 20 °С) 5,2
В воде при температуре, °С:
20 4,1
80 3,8
Погружение образца в воду сильно снижает прочность стекла (табл. 1.35). Воздействие газообразных оксидов, например S03, С02, напротив, увеличивает прочность стекла.
Достаточно сильно прочность стекла зависит от температуры (рис. 1.1). Она минимальная при температуре около 200 °С. При снижении температуры до -200 °С прочность увеличивается почти в три раза, что объясняется ослаблением
е,МПа S0 70 50
-200 о 200 т т;с
Рис. 1.1. Зависимость предела прочности стекла от температуры (по Станворту)
53
действия поверхностно активных веществ (влаги). С увеличением температуры от 200 до 500 “С прочность снова возрастает почти вдвое. Это связано с появлением пластической составляющей в деформации.
В отличие от силикатного прочность кварцевого стекла непрерывно возрастает вплоть до температуры 1200°С (рис. 1.2).
Сопротивление стекла существенно зависит от характера напряженного состояния, создаваемого при том или ином виде испытаний. Наименьшая сопротивляемость стекла имеет место при растягивающих напряжениях и наибольшая — при сжимающих (табл. 1.36). Сопротивление изгибу занимает промежуточное положение между этими двумя видами.
Влияние ширины и толщины образца на прочность при изгибе характеризуется данными, приведенными в табл. 1.37, 1.38.
В табл. 1.39 и на рис. 1.3 приведены значения предела прочности для ряда монокристаллов в зависимости от различных факторов. Значения механической прочности кристаллов больше у образцов с более совершенной поверхностью, если определяющими являются дефекты приповерхностного слоя. Например, предел прочности полированных образцов КС1 при комнатной температуре в 1,5 раза больше, чем шлифованных образцов. Аналогичная зависимость существует и для кристаллов CaF2, в то время как
Таблица 1.36. ЗАВИСИМОСТЬ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ
КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА ОТ ВИДА ИСПЫТАНИЙ
Вид испытаний (20 °С) а • 1(Г5 , Н/м2
Вид стекла
прозрачное непрозрачное
При сжатии 6380,0 3041,0
При изгибе 1080,0 441,0
При растяжении 590,0 226,0
При ударном изгибе 1,1 0,83
Рис 1.2. Зависимость предела прочности кварцевых стекол от температуры:
1,5 —• при изгибе прозрачного и непрозрачного кварцевого стекла соответственно; 2,3 — при ударном изгибе прозрачного и непрозрачного кварцевого стекла соответственно; 4,6 — при растяжении прозрачного и непрозрачного кварцевого стекла соответственно
54
Таблица 1.37.
ВЛИЯНИЕ ШИРИНЫ ОБРАЗЦА НА ПРЕДЕЛ ПРОЧНОСТИ ТЕХНИЧЕСКОГО СТЕКЛА ПРИ ИЗГИБЕ
Тип стекла а ¦ 1СГ7, Н/м2, при ширине образца,см
10 20
Оконное 6,17 4,39
Утолщенное 5,21 3,77
Утолщенное полированное зеркальное 4,65 3,73
Армированное 4,16 3,07
Таблица 1.38. ЗАВИСИМОСТЬ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ
ОТ ТОЛЩИНЫ СТЕКЛА
Толщина а 10 7, Н/м 2, при изгибе Толщина а ¦ 10 7, Н/м ", при изгибе
стекла, мм поперечном симметричном стекла, мм поперечном симметричном
2 4,8 15,2 7 5,1 6,9
4 4,8 9,8 8 5,2 6,4
6 4,9 7,8 9 5,3 5,9
Таблица 1.39. ЗАВИСИМОСТЬ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ
НЕКОТОРЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ ОТ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ
Кристалл Методика испытания Условия испытаний Число образцов п о . 10 7, Н/м2 V, %
Растяжение — 25 0,97 9,73
Температура 300 К:
шлифование 100 3,35 5,42
полирование 100 3,07 5,14
Термообработка при 25 3,23 6,99
Т = 873 К
Масштабный эффект:
0 44 х 2 мм 25 2,71 4,57
0 4,4 х 0,2 мм 25 4,47 8,36
LiF . Температура 77 К:
шлифование 25 5,38 7,18
полирование 25 10,75 6,83
Кристаллографическое
Центрально- направление:
кольцевой [100] 100 3,53 4,55
изгиб (ЦКИ) [001] 100 3,60 5,91
[100] 25 2,45 8,60
[110] 25 4,93 31,60
[И1] 10 7,29 —
у-облучение 3 10 р 25 5,32 23,7
NaCl ? с Полирование [110] — 1,17 —
Полирование [110] — 1,40 —
* ч Шлифование [100] — 0,987 —
BaF2 Полирование — 2,35 —
Полирование [110] — 10,0 —
Шлифование [001] — 12,0 —
55
для LiF, обладающих большей пластичностью уже при нормальной температуре, зависимость предела прочности от обработки отсутствует (см. рис. 1.3). Однако при уменьшении температуры до 77 К и соответствующем уменьшении влияния пластичности роль микротрещин возрастает: полированные образцы оказываются в два раза прочнее шлифованных.
Масштабный дефект в кристаллах LiF значителен: уменьшение размеров образца в 10 раз приводит к увеличению прочности в 1,5 раза. Примерно во столько же раз возрастает прочность в результате у-°блучения дозой 3 • 107 р.
Предел прочности зависит также от кристаллографического направления: так, в кристаллах LiF разрушающие напряжения для различных направлений связаны соотношением с^100]: =
= 2,45 : 4,93 : 7,29 х 10 Н/м2 = 1,0 : 2,01 : 2,98 х 107 Н/м2, т. е. выполняется закон нормальных напряжений. Анизотропия механических свойств монокристаллов, в частности, наличие спайности, снижает механическую прочность и термоустойчивость, затрудняет их механическую обработку и ограничивает примене-
