CC BY
20
КИНЕТИКА РАЗВИТИЯ МАКРОТРЕЩИН В ЩЕЛОЧНОГАЛОИДНЫХ КРИСТАЛЛАХ © Ю.И. Тялин, Т.Н. Плужникова, А.В. Чиванов, В.А. Федоров
Проблема торможения трещин и управления их движением сложна прежде всего с физической и с технической точек зрения. Речь идет о микросекундном временном интервале и огромных скоростях распространения трещин. Распространение таких трещин связано с разрушением конструкций. Для предотвращения разрушения нужно знать скоростные характеристики трещин и особенности разрушения конструкций.
Цель работы: определение кинетических характеристик развития и схлопывания магистральных трещин, распространяющихся в кристалле.
Исследования проводились на монокристаллах NaCl и LiF. Использовалась установка, в основе которой лежит сверхскоростной фоторегистратор СФР-1. Скол осуществлялся электрогидроударом с энергией «50 мДж по плоскости (100). Использовали симметричный и асимметричный сколы. В последнем случае разрушение происходит с образованием бокового откола, сопровождающегося залечиванием магистральных трещин.
Скорость магистральной трещины при асимметричном сколе без образования бокового откола достигает для кристаллов LiF 492±54 м/с, для КС1 705±18 м/с, а с зарождением бокового откола 307±66 м/с и 618±40 м/с, соответственно. Скорость распространения трещины бокового откола сопоставима со скоростью схлопывания этой трещины и достигает 60±4 м/с. Скорость видимого закрытия магистральной трещины для кристаллов LiF 314±47 м/с и КС1 278±69 м/с. Определенные скорости развития трещин позволяют оценить
общее время их раскрытия, что влияет на состояние поверхностей. Установлено, что воздух проникает только в приповерхностные зоны полости трещины. Глубина проникновения воздуха внутрь трещины намного меньше размера самого кристалла. Определено время раскрытия трещины при ее обратимом движении в кристалле, составляющее 10-15 мкс. За это время поверхности трещины не успевают загрязниться атмосферным воздухом и, оставаясь ювенильными, легко схватываются, восстанавливая сплошность кристалла. Сохранение ювенильности поверхностей определяет качество залечивания.
Установлено, что при симметричном движении магистральной трещины скорость роста достигает для кристаллов LiF 582±117 м/с, для КС1 850±333,3 м/с. Скорость залечивания магистральной трещины для кристаллов LiF 398±9 м/с, для КС1 732±134 м/с.
Таким образом, скорость развития симметричных трещин выше скорости роста асимметричных. При асимметричном развитии трещины происходит боковой откол, и энергия перераспределяется между магистральной трещиной и трещиной бокового откола. На скоростные характеристики влияет и геометрия движения трещины. При движении трещины происходит изгиб ее берегов и разворот берегов относительно друг друга на малый угол. Колебание берегов трещины сближает атомные плоскости до межатомного расстояния, что и приводит к самопроизвольному восстановлению сплошности.
