Файл: Ейльман, Л. С. Проводниковые материалы в электротехнике.pdf

таллической проволоки, оказывающее влияние не только на ее прочность, но и на относительное удлинение.

Сцепление между компонентами биметаллического тела оценивается прочностью схватывания, т. е. силой, необходимой для отрыва одного монометаллического слоя от другого на определенной площади.

Существует несколько гипотез, объясняющих физиче­ скую природу явления сцепления. Согласно одной из них способность металлов к схватыванию объясняется нали­ чием пленок окислов н адсорбированных веществ, нахо­ дящихся на поверхности раздела металлов. Нели пленка более хрупкая, чем металл, то при обработке давлением она растрескивается и между ее кусками образуются участки чистого металла, которые способствуют прочному сцеплению. Если пленка не хрупка, то свободных от нее участков не образуется и сцепления не происходит.

Принято также рассматривать явление схватывания как воздействие дислокаций на поверхность контакта металлов. Выход дислокации на поверхность металла сопровождается появлением в кристаллической решетке ступеньки, высота которой может составлять от одного до нескольких межатомных расстояний. При этом кон­ тактная поверхность становится рельефнее; на отдельных участках контакта при сближении на расстояние дейст­ вия межатомных сил возникает сцепление в результате образования металлической связи. Такой механизм сцеп­ ления возможен как без заметного участия диффузион­ ных процессов, так и при наличии диффузионной связи.

В биметаллической проволоке, компоненты которой представляют собой нерастворимые один в другом ме­ таллы (например, медь — молибден, медь — свинец и т. п.), сцепление хорошо объясняется причинами, ука­ занными выше. В сцеплении компонентов, образующих один с другим твердый раствор (например, медь — ни­ кель), значительную роль играют диффузионные явле­ ния.

Если на границе раздела слоев образуется хрупкое химическое соединение, то обработка такой проволоки волочением становится затруднительной. Так, при отжиге медно-алюминиевой проволоки происходит образование хрупкого химического соединения, ослабляющего связь между металлами. Поэтому между алюминиевой оболоч­ кой и медным сердечником наносят слой серебра, улуч­ шающий сцепление между металлами и задерживающий

102

образование хрупкого соединения во время отжига. Сцепление между компонентами биметаллической

проволоки влияет на ее механические свойства. При полном сцеплении коэффициент а в формуле (8) равен единице.

Предел прочности на разрыв определяют при испы­ таниях на разрывной машине, во время которых снима­ ют диаграмму растяжения в координатах удлинение — нагрузка. При этом совершенно очевидной становится

Т а б л и ц а 37

Механические свойства сталемедной и сталеалюминиевой проволоки

роль механических свойств компонентов. Обычно диа­ грамма растяжения биметаллической проволоки по фор­ ме не отличается от диаграмм растяжения ее компонен­ тов и занимает промежуточное положение, зависящее от их процентного содержания. Однако возможны шейкообразование и повторное шейкообразование, связанные с повторным разрывом более прочного, чем оболочка, сердечника. Это явление было замечено на сталемедной проволоке, содержащей 74% меди, с сердечником из ста­

103

ли марки 60 и связано с тем, что доля оболочки значи­ тельно превышает долю сердечника.

В табл. 37 приведены механические свойства стале­ медной и сталеалюминиевой проволоки, полученные экс­ периментально. Следует отметить соответствие этих дан­ ных и результатов расчета по формуле (8).

При создании биметаллических проводников наиболее важным является увеличение механической прочности. В сталемедной проволоке это достигается применением стального сердечника. Резервы повышения прочности этой проволоки заключаются в применении более проч­ ных сталей. Увеличение коррозионной стойкости или при­ дание других свойств также обусловлено изменением состава оболочки или сердечника. Таким образом, со­ здание биметаллических проводников с высокими экс­ плуатационными характеристиками связано с разработ­ кой двухили многокомпонентных сплавов для оболоч­ ки или сердечника. Механические свойства этих сплавов

104

Та б л и ц а 39

Число испытаний при различном содержании марганца в сердечнике

'йтуп

мощью методов, основанных на статистическом анали­ зе. Соответствующие эксперименты и расчеты для опре­ деления зависимости механической прочности от приса­ док углерода и марганца в сердечнике сталемедной проволоки были проведены Е. К. Махневой.

Для определения указанной зависимости набирается определенный статистический материал по механическим свойствам, например, для пяти вариантов состава сер­ дечника по углероду и пяти вариантов по марганцу. Эти данные располагаются, как показано в табл. 38 и 39.

Расчет коэффициента корреляции ведется по форму­ ле [Л. 62]

10 5

О п р е д е л и м с р е д н ю ю к в а д р а т и ч н у ю п о г р е ш н о с т ь а д л я х ', у ' и к о э ф ф и ц и е н т а г

Расчет коэффициентов регрессии в предположении линейной зависимости ов от содержания углерода про­ изводится по формулам

аг = су, + т ’а' — Ь1сх, iy,fix,\

группировок величин х и у; су, и сх, — средние значения

Зависимость предела прочности сгв биметаллической проволоки от содержания марганца в стали сердечника рассчитываем с помощью табл. 39.

Коэффициент корреляции в этом случае

____________368 -299 — (— 137)-206_________ _П4Я

с , М п ~ у 368 -9 4 9 — ( — 137)2К 368 -770 — 2062

106