Известно [8], что технические металлы являются поликристаллами, т.е. состоят из большого числа анизотропных кристаллитов (или монокристаллов). Известно также [8], что упругие характеристики поликристаллов по существу являются усредненными значениями упругих свойств монокристаллов. Однако cведения о возможности определения среднего значения модуля упругости поликристаллов, приведенные в [8], являются лишь теоретическим положением, но не рекомендациями к инженерным расчетам. Какие именно величины усредняются и сколько их, в источнике не указано.
Зная значения модуля упругости монокристалла с учетом анизотропии, можно определить величину модуля упругости для поликристалла этого же металла или его соединения следующим образом.
Вначале рассчитывается модуль упругости для наиболее плотноупакованных плоскостей (100), (110), (111) элементарной атомной ячейки монокристалла. Затем рассчитывается модуль упругости поликристалла EПКР по формуле [9, 10]:
EПКР = (Е100 + Е110 + E111)/3,
где Е100, Е110, E111 – соответственно модули упругости для плоскостей (100), (110), (111).
Результаты расчета приведены в табл. 1.3.
Таблица 1.3
Наименование элемента |
Величина модуля упругости поликристалла, ГПа |
Погрешность, % |
Источник |
|
расчетная |
экспериментальная |
|||
Fe |
213,8 |
211 (отожжен.) 223,2 |
1,3 4,2 |
[7] |
Ni |
197,4 |
196 |
0,7 |
[7] |
Cr |
283,1 |
288 |
1,7 |
[7] |
Та |
203,3 |
186 |
9,3 |
[7] |
Nb |
121,6 |
118,9 |
2,3 |
[7] |
Мо |
298,6 |
317,8 |
6 |
[7] |
W |
407,9 |
393,8 |
3,5 |
[7] |
ZrO2 |
436,7 |
– |
– |
– |
NbC |
440,4 |
497, 504, 518, 550 |
– |
[11] |
ТаС |
547,2 |
515, 550, 730 |
– |
[11] |
TiN |
440,7 |
440 |
– |
[11] |
Ni3Al |
188,1 |
– |
– |
– |
Из табл. 1.3 видно, что результаты расчета модуля упругости для металлов удовлетворительно сходятся с результатами эксперимента с погрешностью от 0,7 до 9,3 %.
Что касается соединений, то экспериментальные данные различных авторов не совпадают. Это, с одной стороны, может быть объяснено недостаточно хорошей аттестацией образцов, а с другой – методическими недочетами [11, 12]. Поэтому погрешность для соединений не рассчитывалась.