Proprietăți de Bază ale Materialelor Nucleare

OBIECTIVE

La sfârşitul acestui capitol cursantul trebuie să poată să:

1.1. Explice următoarele proprietăţi ale materialelor:

a) rezistenţa,

b) ductibilitatea,

c) tenacitatea,

d) duritatea,

e) rezistenta la oboseala,

f) fluajul.

1.2. Descrie procesul prin care trece un material, atunci când se depăşeşte limita de cusgere şi limita de rupere.

1.3. Explice pe scurt factorii care influenţează proprietăţile materialelor:

a) acţiunea fizico – chimică,

b) rezultatul iradierii.

Rezistenţa mecanică şi relaţia ei cu efortul unitar şi deformarea materialelor

Aranjarea în structuri ordonate a atomilor într-un solid cristalin este consecinţa faptului că, la apropierea a doi atomi, rearanjarea orbitalilor atomici conduce, în marea majoritate a cazurilor, la sisteme legate care, pentru o anumită distanţă între nucleele atomice, realizează o stare de echilibru stabil. Există patru tipuri de legături ce se pot realiza între atomi şi care conduc la structuri microscopice stabile:

1. legătura ionică,

2. legătura covalentă,

3. legătura metalică,

4. legătura Van der Waals.

Sub acţiunea unor forţe aplicate din exterior corpurile se deformează, modificându-se distanţele dintre molecule şi valorile forţelor de atracţie dintre acestea. Forţele aplicate din exterior se numesc forţe externe.

Forţele exterioare sunt fie de suprafaţă, când provin din acţiunea reciprocă a corpurilor prin contact direct, fie de volum când provin din greutatea proprie, inerţie, atracţie magnetică etc. Forţele de suprafaţă care provin din contactul unui corp cu alte corpuri se numesc sarcini.

Forţele interioare sau eforturile reprezintă forţele suplimentare care se adaugă celor de atracţie şi care caută să restabilească echilibrul corpului asupra căruia acţionează forţele exterioare.

Eforturile pot fi considerate o măsură a solicitărilor externe, resposabile de deformarea materialului.

Sarcina nu este o mărime potrivită pentru a descrie rezistenţa unui material, în schimb sarcina pe unitatea de suprafaţă este o mărime constantă pentru un material dat, indiferent de mărimea componentei. Efortul şi rezistenţa sunt mărimi numeric egale cu raportul dintre forţa necesară pentru a provoca o deformare şi suprafaţa pe care este distribuită această forţă. În sensul cel mai strict, efortul este o măsură a rezistenţei interne a corpului la solicitări externe.

În general, cele mai multe solicitări pot fi clasificate ca solicitări la compresiune şi solicitări la tracţiune. Solicitările la compresiune au tendinţa de a comprima materialul, iar cele la tracţiune de a alungi materialul. Ambele tipuri de solicitări acţionează în unghi drept faţă de suprafaţa considerată. Al treilea tip de solicitare (nu va fi luat în discuţie) este forfecarea, care acţionează în planul suprafeţei considerate. Schematic cele trei tipuri sunt prezentate în figura 1.1.

Fig. 1.1. Tipuri de solicitări.

Materiale supuse la solicitări externe sau eforturi se deformează. Aceste deformări pot să fie permanente sau nu. Până la o valoare limită a efortului, un corp este capabil să-şi reia forma iniţială la îndepărtarea solicitării. Nu apar deformări permanente şi poartă denumirea de comportare elastică. Dacă depăşim efortul limită corpul va suferi o deformare permanentă, după încetarea solicitării. Aceasta este cunoscută sub denumirea de comportare plastică a corpului şi efortul limită se numeşte limita elastică.