Необычные свойства обычных металлов

В.А. Займовский, Т.Л. Колупаева

Квант, 1984 г.

Конечно, когда мы говорим о скорости и ускорении трещин, не следует забывать об условности этих понятий. Трещина ведь не является материальным телом, а речь идет о движении ее вершины.

Когда появилась возможность измерять очень высокие скоростидвижениятрещин (например, методамискоростной киносъемки), были получены впечатляющие количественные результаты. Известный советский специалист в области разрушения В. М. Финкель приводит такие цифры. Б хрупком металлеТрещина на докритической стадии процессаразрушения движется со скоростью порядка 1 мм/ч. После достижения критического размера за одну тысячную долю секунды скорость распространения трещины увеличивается до значений порядка 10000 км/ч! Следовательно, ускорение на этапе разгона — порядка 10*8 м/с2. Если бы пилотируемая космическая ракета развивала такое ускорение, космонавт испытывал бы десятимиллионную перегрузку! Даже беспилотным ракетам далеко до таких ускорений, а современным реактивным лайнерам далеко до таких скоростей. Что касается результатов столь оперативной работы трещин, то мы с ними уже знакомы по рис. 81 и 82. Отметим также, что подобные события значительно чаще случаются в холодное время года.

Итак, в чем же дело? Склонные к переходу в хрупкое состояние, как их называют, хладноломкие металлы разламываются как стекло, а классическая формула Гриффитса не работает. Испытания металлических образцов с трещинами показали, что в критический моментразрушения (момент, за которым следует быстрый рост трещины) напряжение в сотни раз больше, чем предсказывает гриффитсовская формула. Или наоборот, при данном разрушающем напряжении Трещина должна была бы иметь такую длину, которая намного превышает размеры самого образца. И вместе с тем, сам этот критический момент существует, и все остальные следствия теории качественно выполняются.

Первым нашел причину этого несоответствия венгерский физик Орован, один из основоположников теории дислокаций. Он понял, что упругая энергия, которая высвобождается при росте трещины, расходуется не только на образование новых поверхностей, что при хрупком разрушенииметалла есть еще один потребитель энергии «змея», а сам «змей» должен быть, следовательно.