Плавление малых частиц

Экспериментальное понижение температуры плавления малых частиц наблюдалось во многих работах Sn [213], РЬ, In [214], Ag, Си, А1 [217], In [218], Au [219, 220], Pb, Sn [221], Pb, Sn, Bi, In, Ga [222—225], Ag, Au [226]. Электронографическое исследование наночастиц олова диаметром 8—80 нм [213] обнаружило сильное отклонение экспериментальных данных по Т ,(/ ) от линейной зависимости Т , г) 1//-, следующей из формулы Томсона. Аппроксимация результатов измерений [213] формулой (3.5) показала хорошее согласие эксперимента и расчета (рис. 3.2) при следующих значениях параметров, входящих в (3.5) р, = 7,18-10 кг/м р/= = б,98-10 кг/м i/= 0,58 Н/м <5,,= 0,0622 Н/м L = 58,5 кДж/кг 5 = = 3,2-10 м Т = 505 К. Для олова формула (3.5) при этих зна- [c.68]

В целом на основе анализа данных разных авторов по размерной зависимости температуры плавления малых частиц можно полагать, что температуры плавления массивных кристаллов и малых частиц размером более 10 нм почти не различаются. Обусловленное размерным эффектом заметное понижение температуры плавления наблюдается, когда размер наночастиц становится меньше 10 нм. [c.72]

Если гидростатическое давление в расплаве отсутствует (p2=0)t то формула (314) предсказывает повышение точки плавления малых частиц, возрастающее с уменьшением их размера. Это представляется неправдоподобным и, по-видимому, указывает на некорректность сделанных допущений, из которых наиболее уязвимым является предположение о действии внутри твердых частиц избыточного давления А/) = 2у г. При Ар = О формула (314) превращается в обычное уравнение Клапейрона—Клаузиуса, предсказывающее изменение точки плавления частиц под действием гидростатического давления JD2 в том же соотношении, как и для массивного вещества, причем когда = О, то Гг = [c.169]

До сих пор речь шла о равновесии системы твердая частица— расплав. Между тем в ряде недавних работ [455—459] предпринята попытка трактовать плавление малых частиц как неравновесный флуктуационный процесс. Авторы исходят из выражения для избыточной свободной энергии AF(/-), отвечающей появлению твердого зародыша (индекс 1) радиусом г внутри безграничной переохлажденной жидкости (индекс 2) [c.169]

Вместе с тем были выявлены некоторые важные особенности процесса плавления малых частиц. Наиболее интересен эффект задержки плавления, первоначально обнаруженный у частиц Bi размером 15—60 нм [621, 622]. Эффект состоит в том, что если группа частиц приблизительно равного размера выдерживается при температуре вблизи точки плавления массивного кристалла, то число частиц, остающихся твердыми, экспоненциально спадает со временем, хотя реальный процесс плавления каждой частицы, согласно данным киносъемки, протекает очень быстро за время 0,04 с. Характеристическое время т задержки плавления, при котором экспонента уменьшается в 2,71 раза, варьировалось от нескольких минут до примерно одного часа без существенной корреляции с размером и формой частиц. В частности, у тонких пластинок, имеющих протяженные грани (0001 , задержка плавления была столь значительна, что позволяла перегреть их на 7° выше точки плавления массивного кристалла при нормальной скорости нагревания, равной нескольким градусам в минуту. Автор работы [622] приписал необычное поведение частиц Bi существованию барьера для зарождения жидкой фазы на их поверхности. Однако задержка плавления отсутствовала у частиц РЬ [622, 625]. [c.212]

Процесс обработки основан на плавлении малых частиц металла в зоне электрических разрядов, возникающих между электродами. Каждый разряд сопровождается выделением большого количества тепла, которое вызывает плавление металла в зоне разряда и выброс расплавленных частиц металла в межэлектродное прост [c.614]

Процесс обработки основан на плавлении малых частиц металла в зоне электрических разрядов, возникающих между электродами. Каждый разряд сопровождается выделением большого количества тепла, вызывающего плавление металла в зоне разряда и выброс расплавленных частиц металла из межэлектродного пространства. Расплавленный металл распыляется в жидком диэлектрике и затвердевает в виде мельчайших шариков. Плавление происходит преимущественно на заготовке. При обработке снимается до 6000 мм /мин металла. Чтобы зазор между электродами не увеличивался, инструмент непрерывно и автоматически подается в направлении обработки. При электроимпульсной обработке применяют низкое напряжение (от 10—12 до 24—26 В) и относительно большой ток (50—200 А). [c.443]

Позднее точку плавления малых кристаллов было предложено определять как температуру, при которой твердая и жидкая сферические частицы с одинаковой массой находятся в равновесии со своим паром [211]. Фактически — это равновесная температура, при которой в смеси твердых и жидких частиц с равными массами не происходит перенос вещества через пар от твердого тела к жидкости и обратно. Используя и развивая идею [211], авторы [212—214], получили выражения для равновесной температуры плавления Т ,(г) твердых частиц [c.67]

Здесь означает либо температуру плавления твердой частицы, либо точку кипения малой капли в зависимости от того, какое рассматривается равновесие частица—расплав или капля—пар. В обоих случаях ожидается понижение по сравнению с точкой плавления или кипения массивной конденсированной фазы. [c.164]

В свое время Павлов [4601 предложил считать точкой плавления малого кристалла температуру, при которой твердая и жидкая сферические частицы одинаковой массы идентичного вещества находятся в равновесии со своим паром. Идея Павлова получила детальное развитие в ряде последующих работ (см. обзоры [8, 461]). Однако так определенная температура никоим образом не является температурой плавления малого кристалла при его нагревании, а представляет равновесную температуру (тройную точку), при которой в смеси твердых и жидких частиц равных масс не происходит перенос вещества через пар от жидкости к твердому телу, или наоборот. В некоторых работах, например в [462], эта тройная точка определялась методом Гиббса. [c.171]

Итак, определение условий равновесия системы, включающей малую твердую частицу, представляет для макроскопической термодинамики весьма трудную, до конца не решенную проблему. Опубликованные материалы противоречивы и не свободны от критики. Ситуация усугубляется еще и тем, что к принципиальным трудностям добавляется путаница, которая возникает из-за неправомерного распространения результатов, полученных для частиц, находящихся в равновесии с массивным расплавом или раствором, на изолированные частицы. Так, формула Томсона и ее модификации, действующие при равновесии твердой частицы со своим расплавом внутри замкнутой жесткой оболочки, часто используются для описания экспериментальной размерной зависимости точки плавления изолированных малых частиц, находящихся в вакууме или инертной среде (см. [81). [c.177]

О том, что расплавленные малые частицы металлов могут очень сильно переохлаждаться более чем на 100°), известно давно (см [8]). Примеры переохлаждения частиц Sn и Bi приведены на рис. 96, 97. Наиболее естественно объяснить это явление длительным сохранением в переохлажденной жидкости возникающих при плавлении тела кластеров иной симметрии, чем симметрия решетки исходного кристалла. В случае частиц Bi (см. рис. 97) отчетливо выражена двухстадийная кристаллизация, по-видимому обусловленная двумя факторами изменением структуры кластеров из близкой к кубической в исходную гексагональную и затруднением их движений ввиду увеличения молярного объема при кристаллизации. [c.221]

ГИИ. Металл очень быстро перегревается выше температуры плавления, а термическое расширение вещества происходит со скоростью до 5 км/с. На фронте ударной волны возникает давление в несколько сотен мегапаскалей при температуре до 10 К. В результате конденсации быстро расширяющейся струи пара образуются очень малые частицы металла размером от 50 нм до 100 мкм. Средний размер частиц монотонно убывает с ростом плотности тока и сокращением длительности импульса. [c.405]

Это подтверждает диффузионный механизм сцепления и говорит об участии материала подложки в различных химических реакциях в зоне пробоя. Наиболее высокой защитной способностью в коррозионных средах обладают пленки, сформированные на основе пигментов с размером частиц 10-15 мкм и имеющие относительно невысокую (не более 2273 К) температуру плавления, что обеспечивает получение защитных слоев с малой пористостью. [c.126]

Существуют различные классы композитных материалов, отличающиеся как областью применения, так и своими свойствами. Хотя прочностные свойства отдельных классов могут совпадать друг с другом, в этой главе будут рассмотрены только композиты с дисперсными частицами в хрупкой матрице. Понятие хрупкого поведения означает упругое состояние вплоть до разрушения и малую вязкость разрушения. Кроме керамики и перекрестно сшитых высокополимеров никакие материалы матрицы не подходят под это определение. Керамики являются наиболее хрупкими материалами и не обнаруживают текучести перед разрушением вплоть до температур, обычно превышающих половину их температуры плавления. Хрупким полимерам свойственна некоторая текучесть, но она пренебрежимо мала по сравнению с менее хрупкими полимерами (т. е. термопластами) и металлами. [c.12]

Количество тепла, выделяемого током при прохождении от заготовки к инструменту, оказывается достаточным для плавления микроскопических выступов на поверхности заготовки. Это обусловливается значительной плотностью тока при малых площадях контактирующих участков. Расплавленные частицы металла в виде раскаленных щариков выносятся движущимся инструментом из зоны обработки. Производительность процесса при этом значительно возрастает. [c.384]

Необходимо также остановиться на вопросе о важности правильного расположения горелок в камере горения- Известны случаи, когда при очень совершенных горелках горение и плавление были неудовлетворительными. Это было тогда, когда горелки были расположены слишком высоко над подом плавильного пространства и горячее ядро факела находилось высоко над шлаковой ванной. Горелки, размещенные слишком низко над ванной, также непригодны, так как при малой нагрузке котла они легко залепляются шлаком и бывают причиной того, что в шлаке появляется кокс. Большое значение имеет также угол наклона горелок по отношению к ванне. Пламя у низко расположенных горелок не должно быть направлено перпендикулярно ванне, чтобы в нее не сепарировались грубые частицы угольной пыли. [c.122]

Тепловое разрушение термоизоляции с ограниченным временем работы происходит в условиях интенсивного поверхностного нагрева и сопровождается комплексом физико-химических процессов термическим разложением, плавлением, испарением, газификацией термоизолятора или его отдельных компонентов, а при наличии механического воздействия потока среды, обтекающей поверхность, - механическим разрушением и уносом твердых частиц, удалением с поверхности жидкой или газообразной фазы. При этом значительная доля подводимого к нагреваемой поверхности теплового потока поглощается за счет протекания указанных процессов, а количество теплоты, передаваемой-кондукцией в глубь слоя термоизоляции (особенно для термоизоляторов с низкой теплопроводностью), сравнительно мало. [c.112]

Электроимпульсная обработка. Такой способ также основан на использовании разрядов, возникающих между поверхностями инструмента и заготовки, но продолжительность разрядов намного дольше — 500-10000мкс. Заготовка является катодом, а инструмент — анодом. Происходит плавление малых частиц металла в зоне электрических разрядов, возникающих между электродами. Разряды возбуждаются с помощью импульсов напряжения, вырабатываемых специальными генераторами, дающими более продолжительный и мощный дуговой разряд, чем при электроискровом методе. Наиболее часто электроимпульсный способ применяют при трехкоординатной обработке штампов, пресс-форм, турбинных [c.390]

С другой стороны, в работе [533] сокращение параметра решетки металлических частиц диаметром 400 А объяснили действием не сжимающих, а, напротив, растягивающих усилий. Авторы исходили из предположения, что понижение точки плавления малых частиц, обусловлено наличием некоторого гипотетического отрицательного гидростатического давления, величину которого Ар = — В/г они определяли с помощью уравнения Клапейрона—Клаузиуса из экспериментальных данных. По их мнению, отрицательное давление способствует появлению вакансий внутри частицы. Принимая энергию образования вакансии равной W = ApAv, где Аи = Va — 1 ь — —разность объемов, приходящихся на атом и вакансию, они получили повышенную концентрацию вакансий в частице (с ) по сравнению-с таковой в массивном теле (с ) согласно соотношению Больцмана [c.191]

В ранних, преимущественно электронографических исследованиях сообщалось о понижении температуры плавления малых частиц, причем разность ДГ = — Тг возрастала обратно пропорционально радиусу г частицы (см. [8]). Однако значения АГ в ряде случаев были чрезмерно большими, что явно указывает на аппаратурный эффект, например неконтролируемое нагревание частиц электронами. Так, для пленок Ag толщиной 200 А и пленок А1 толщиной 100 А найдено АГ ж 160° [616], хотя, с другой стороны, понижение точки плавления не обнаружено с точностью до 15° рентгенографически у частиц Ag диаметром 180 А (см. рис. 83) [557] и электронографически у пленок А1 толщиной 95 А, отделенных от подложки [617]. [c.210]

Принимая во внимание затруднение теплового движения кластеров силовыми полями окружающей среды, можно легко объяснить аномальное поведение вблизи точки плавления малых частиц металлов, внедренных в бакелитовую матрицу. На рентгенограммах частиц РЬ (Р 200 А [564]), Ag D = 180 А [557]) и d ф л 200А [559]) сохранялось по нескольку наиболее сильных структурных ли- [c.216]

Механизм плавления малых частиц обсуждался с различных позиций в ряде публикаций [см. [8]). Выше уже отмечалось, что феноменологические теории, основанные на концепции поверхностного натяжения, неприменимы к малым частицам, показывающим заметное понижение точки плавления. Первую попытку объяснить размерную зависимость температуры плавления малых частиц с микроскопической точки зрения предприняли Матсубара и др. [668, 669], используя критерий нестабильности решетки, которую они описывали самосогласованной эйнштейновской моделью. Однако расчетные значения температуры плавления малых частиц оказались много больше наблюдаемых. [c.224]

Хасегава и др. [674] в своей теории исходили из определения температуры Tf плавления малой частицы как той температуры, при которой свободная энергия Гельмгольца твердой и жидкой частиц равной массы одинакова. Ранее такое определение предлагалось в работе [625]. Предполагая для твердого состояния модель Эйнштейна, а для жидкого — модель жестких шаров, Хасегава и др. [c.224]

Эксперпментальное понижение температуры плавления малых частиц наблюдалось во многих работах Sn [27], РЬ, In [28], Ag, Си, А1 [31], In [32], Au [33,34], Pb, Sn [35], Pb, Sn, Bi, In, Ga [36-39], Ag, Au [40]. [c.85]

Электроимпульсная обработка. Такой способ основач на использовании разрядов, возникающих между поверхностями инструмента и заготовки. Заготовка является катодом, а инструмент — анодом. Происходит плавление малых частиц металла в зоне электрических разрядов, возникающих между электродами. Разряды возбуждаются с помощью импульсов напряжения, вырабатываемых специальными генераторами, дающими более продолжительный и мощный дуговой разряд, чем при элект-роисковом методе. Наиболее часто электроимпульсный-способ применяют при трехкоординатной обработке штампов, пресс-форм, турбинных лопаток, ручьев в валках периодического проката, а также резцов, фрез и штампов из жаропрочных и твердых сплавов. Низкочастотная электроимпульсная обработка дает грубую поверхность шероховатостью = 40 20 мкм, а при высокочастотной обработке (частота 7—25 кГц) — = 20 ч- 1,25 мкм. [c.204]

Как мы уже отмечали во введении, еще Фарадей предположил, что на поверхности льда при отрицательных температурах существует пленка незамерзшей воды. Исследования плавления малых частиц льда методом ЯМР подтвердили это. При Т < Т в спектрах ЯМР ледяных частиц устойчиво регистрируются два сигнала — узкий от жидкой фазы воды и широкий от льда. Рассчитанные из спектров ЯМР и измерений удельной поверхности зависимости толщины незамерзшей пленки воды с1 от температуры представлены на рис.7.15. Позднее сосуществование льда и жидкой пленки было доказано многими другими независимыми методами (Дешь, 1990) — заштрихованная область на рис.7.15. И в этом случае наблюдались размерные эффекты — зависимость ё не только от температуры, но и от размеров ледяных частиц. [c.243]

При исследовании островковой пленки РЬ (диаметр частиц 200 А) отмечалось, что, хотя малые частицы плавились припонижен-ной температуре, этот эффект не был ярко выражен для частиц приблизительно равного размера разброс температуры плавления достигал 10° в каждом опыте и, кроме того, имелся дополнительный разброс температуры плавления частиц до 10° в разных опытах [625]. Авторы работы [625] полагают, что причиной разброса точки плавления частиц является несовершенство их строения (ошибки наложения, границы зерен, двойники), хорошо видное на электронно-микроскопических снимках даже при температурах вблизи их точки плавления. [c.212]

Этот важный экспериментальный факт говорит о том, что постепенное ослабление интенсивности линии обусловлено не разбиением пленки на островки разного размера, имеющие различные точки плавления, а самим механизмом плавления тела. Вспомним также постепенное уменьшение вероятности эффекта Мёссбауэра (см. рис. 89) и другие аномалии вблизи точки плавления массивного металла. Все эти явления находят простое и естественное объяснение в рамках кластерной модели. Мы должны, следовательно, поставить под сомнение метод Вронского, отвергающий другие причины ослабления структурных линий при повышении температуры образцов, содержащих малые частицы, кроме распределения пo лeдн IX по размерам. [c.220]

Спекание проводят для повышения прочности предварительно полученных заготовок прессованием или прокаткой. В спрессованных заготовках доля контакта, между отдельными частицами очень мала и спекание сопровождается ростом контактов между отдельными частицами порошка. Это является следствием протекания в спекаемом теле при нагреве следуюш,их процессов восстановления поверхностных оксидов, диффузии, рекристаллизации и др. Протекание этих процессов зависит от температуры и времени спекания, среды, в которой осуществляется спекание и других факторов. При спекании изменяются линейные размеры заготовки (больн1ей частью наблюдается усадка — уменьшение размеров) и физикомеханические свойства спеченных материалов. Температура спекания обычно составляет 0,6—0,9 температуры плавления порошка однокомпонентной системы или ниже температуры плавления основного материала для композиций, в состав которых входят несколько компонентов. Время выдержки после достижения температуры спекания по всему сечению составляет 30—90 мин. Увеличение времени и температуры спекания до определенных значений способствует увеличению прочности и плотности в результате активизации процесса образования контактных поверхностей. Превышение указанных технологических параметров может привести к снижению прочности в результате роста зерен кристаллизации. [c.424]

При экспериментальном осуществлении этой идеи, конечно, возникает ряд трудностей. Так, например, исключена возможность использования высокоотражающих металлических частиц, так как даже при коэффициенте отражения fR = 98% оставшихся 2% поглощенной энергии достаточно для сильного нагрева и даже плавления исследуемых объектов. Опыт удалось осуществить, используя малые сферические диэлектрические частицы, помещенные в дистиллированную воду. Хотя в этом [c.111]

Электроны в этом случае ведут себя как обычные классические частицы идеального газа. Таким образом, при условии ехрХ X [ (f— f)/( вТ )] 1 вырождение электронного газа полностью снимается. Снятие вырождения происходит при температуре 7 р = рМв = 5-10 К. Отсюда становится понятным, почему поведение электронного газа в металлах в отношении многих свойств резко отличается от свойств обычного молекулярного газа. Это обусловлено тем, что электронный газ остается вырожденным вплоть до температуры плавления и его распределение очень мало отличается от распределения Ферми — Дирака при О К. [c.178]

Изотермы упорядоченной и однородной фаз различаются на 10%. Поэтому переход между ними возможен. Для того чтобы провести линию сосуществования двух фаз, необходимо использовать термодинамическое рассмотрение. При сосуществовании двух фаз их химические потенциалы должны быть равны, а так--же должны быть равны давления. Для однородной фазы известно абсолютное значение энтропии, а значит, и химического потенциала, а также выражение для давления с. высокой точностью 1%. Для периодической же структуры энтропия определяется путем интегрирования с. точностью до аддитивной постоянной. Для ее определения рассматривается система, в которой не может происходить фазовый переход. Предполагается, что центр частицы не может выходить за пределы элементарной ячейки объемом п=1//Л при всех плотностях. При этом частицы при достаточно больщих V будут сталкиваться как с соседними частицами, так и со стенками ячейки. При больших плотностях частица в основном будет сталкиваться с соседними частицами, а при малых — в основном со стенками ячейки. Наличие стенок будет препятствовать разрушению упорядоченной структуры при малых плотностях. Для малых плотностей можно точно рассчитать термодинамические свойства искусственной ячеечной системы, а также однородной системы. При высоких плотностях введение ячеек не играет роли, так как оно не дает дополнительного вклада в коллективную энтропию. В настоящее время считается неправомерной существовавшая ранее точка зрения, чго коллективная энтропия появляется при плавлении. Экстраполяция упорядоченной структуры через область метастабильности в область малой плотности позволила определить абсолютное зна- чение энтропии во всем диапазоне плотностей. [c.201]

Ранее считалось, что соединение покрытия с основным металлом при большинстве способов напыления происходит за счет механических связей [61], что предварительная подготовка поверхности, в частности пескоструйная обработка, приводяш,ая к повышению шероховатости, способствует усилению механических связей за счет заклинивания деформированных напыленных частиц в рельефе основного металла. В настоящее время полагают, что наряду с лгехани-ческим взаимодействием прочность соединения определяется установленными при напылении химическими связами п силами Ван-дер-Ваальса. Последние, однако, играют весьма малую роль в повышении прочности соединения. Что касается химического взаимодействия, то его значение может быть определяющим. При детонационном напылении высокую прочность соединения покрытия А120д с ниобием авторы [15] объясняют химическим взаимодействием частиц напыляемого материала и основного металла. Высокая прочность соединения наблюдается при нанесении тугоплавких покрытий на металлы с более низкой температурой плавления. При этом происходит перемешивание двух различных по химическому составу и свой-, ствам материалов, и достигается высокая прочность соединения покрытия с основным металлом. Предварительная пескоструйная обработка необходима не только для создания на поверхности металла нужного рельефа, но и для увеличения контактной площади и дополнительной активации цоверхности [15]. Выявление причин, определяющих уровень прочности соединения, будет, вероятно, основываться на систематических и глубоких исследованиях границы покрытие — основной металл с. привлечением современных методов изучения структуры. [c.56]

Газовыделение в зазоры повышает внутреннее давление и создает опасность разрушения оболочки. Обычно при изготовлении твэлов зазоры заполняют гелием, имеющим лучший коэффициент теплопроводности по сравнению с воздухом и аргоном. При газовыделении в зазоры ухудшается теплопередача между топливом и оболочкой, что приводит к повышению температуры сердечника. При облучении снижается и без того низкая теплопроводность двуокиси урана. Малая теплопроводность и обусловленные ею высокие термические напряжения) вследствие большого градиента температуры вызывают растрескивание сердечника, причем трещины распространяются обыч--но в радиальном направлении. Облучение сопровождается изменением структуры спеченной двуокиси вследствие рекристаллизации и образованием столбчатых кристаллов, охватывающих до 70% всей площади поперечного сечения сердечника. Отклонение состава двуокиси урана от стехиометричного интенсифицирует также рост зерна. В центре цилиндрических таблеток или стержней, т. е. в зоне наивысшей температуры при облучении, образуется полость. При возрастании температуры в центре сердечника твэла до температуры плавления образование полости облегчается. При облучении свободно засыпанной или уплотненной, но неспеченной, двуокиси урана происходит интенсивное спекание частиц при температуре ж 900° С. [c.131]

Общими отрицательными свойствами растительных суррогатов топлива являются легковесность, малая теплоплотность и мелкозернистость, а для соломы — непрочность и значительная парусность обуглившихся соломинок, улетающих недогоревшими в трубу. Последнее свойство имеют также частицы просяной лузги. Объёмистость соломы ведёт к тому, что весь объём топки заполняется топливом вместе с тем требуется постоянная подача соломы в топку, осложняемая неудобоподвижностью этого топлива. Серьёзным недостатком соломы является низкая температура плавления золы. [c.83]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...