Поверхностная энергия дисперсных

Поверхностная энергия дисперсных частиц 23 [c.299]

Далее будем рассматривать только такие случаи, когда в любой момент времени флуктуации мгновенных скоростей фазовых переходов (если фазовые переходы имеют место в смеси) и флуктуации скоростей изменения поверхностной энергии s z (а эта величина может быть не равной нулю только в уравнении энергии) по порядку величин не превышают многократно соответствующие средние значения. Иными словами, для ср- = и ф- = не имеет места (3.1.10). Тогда вкладом фазовых переходов и вкладом изменения поверхностной энергии на поверхностях дисперсных частиц тина dS s, лежащих около границы dS выделенного объема смеси dV, можно пренебречь по сравнению с соответствующими вкладами на поверхностях частиц dS y, состоящих из целиком вместе со своими ячейками входящих в выделенный макрообъем [c.95]

Здесь, как и ранее, по верхним повторяющимся индексам к, относящимся к координатным осям, производится суммирование /> / sii 3 si и определяют соответственно интенсивность фазовых переходов, силу на частицу со стороны несущей жидкости, работу межфазных сил, межфазный теплообмен и поверхностную энергию, отнесенные к одной частице. Далее, величины л У(12)1 У(12)2 W(i2)i, /С(12) определяют импульс, внутреннюю энергию и пульсационную энергию массы i-й фазы, претерпевающей фазовый переход. Величина гр характеризует изменение числа дисперсных частиц за счет дробления, слипания и образования новых частиц с и gf — соответственно приведенные тен- [c.186]

Известно, что вторая дисперсная фаза влияет на энергию разрушения хрупкой матрицы тремя путями. Один из них связан с пластической деформацией вследствие высоких напряжений около фронта трещины, и эта деформация поглощает энергию при развитии трещины. Явление пластической деформации обычно ассоциируется с такими вязкими материалами, как металлы и термопласты, но, поскольку энергия разрушения даже наиболее хрупких керамик и пластиков больше присущих им поверхностных энергий [2, 13], следует предположить, что развитие трещины во всех материалах сопровождается некоторой пластической деформацией. Как будет кратко показано, пластическая деформация, обусловленная ориентацией молекул, может быть в хрупких полимерах увеличена введением дисперсных частиц эластомера. Второй эффект дисперсной фазы состоит в увеличении шероховатости поверхности разрушения вследствие нерегулярной траектории продвижения трещины [37]. Поскольку при выводе уравнений для вычисления энергии разрушения предполагается, что поверхность трещины плоская, шероховатость поверхности будет увеличивать энергию разрушения. Третий эффект обусловлен взаимодействием трещины и второй дисперсной фазы и будет обсужден в первую очередь. [c.19]

Действительно, концентрация насыщения раствора при неизменной дисперсности минерала (влияние упругой деформации на поверхностную энергию пренебрежимо мало) зависит только от температуры, и кратковременное пересыщение в прилегающем тонком слое раствора, вызванное приложенным напряжением вследствие увеличения химического потенциала кристалла, приводит к немедленному обратному осаждению всей растворившейся твердой фазы в виде осадка с ненапряженной решеткой (эпитаксия скажется только на первых моноатомных слоях, что имеет значение для равновесного потенциала металла и скорости растворения минерала в ненасыщенном растворе, но несущественно для минерала в пересыщенном растворе в связи с быстрым образованием толстого слоя осадка). В результате на поверхности кристалла, покрытого этим осадком, восстановится прежнее фазовое равновесие, и влияние напряжений не удастся зафиксировать. Поэтому механохимическое растворение минералов следует изучать в растворах, далеких от насыщения, используя нестационарные кинетические методы. [c.35]

Видно, ЧТО существенное снижение может наблюдаться при размере зерен дисперсного компонента несколько десятков нанометров и менее, хотя, конечно, следует помнить об оценочном характере расчетов. Расчеты проведены с использованием простейшего приближения регулярных растворов, когда на основе выражений для свободных парциальных энергий системы в твердом и жидком состояниях записывается условие равновесия при эвтектической температуре, а вклад избыточной поверхностной энергии оценивается по выражению АО = 6 Ь, где V — молярный [c.57]

Предложено несколько различных механизмов поглощения энергии за счет микромеханических процессов, протекающих при разрушении композиций, наполненных дисперсными частицами, для объяснения влияния наполнения на поверхностную энергию разрушения хрупких полимеров. Очевидно, что комбинация этих процессов определяет энергию разрушения любой заданной композиции, причем одни процессы более важны в одном случае, другие— в другом. В общем случае можно выделить следующие эффекты, обусловливающие повышение энергии разрушения хрупких полимеров при введении дисперсных частиц [c.73]

Введение частиц жесткого наполнителя приводит к повышению модуля упругости наполненной композиции по сравнению с модулем исходного полимера. Так на рис. 2.24 показано возрастание модуля упругости с увеличением объемной доли жесткого наполнителя и прочности связи его с матрицей. Более подробно этот вопрос рассматривается в следующей главе. Так как и поверхностная энергия разрушения, и модуль упругости хрупких полимеров возрастают при введении дисперсных частиц наполнителя, следовало ожидать увеличения прочности наполненных композиций. Одна- [c.78]

Введение дисперсных наполнителей в термопласты с высокой энергией разрушения практически всегда приводит к ее снижению. Способность таких термопластов поглощать большое количество энергии в процессе разрушения обусловлена в первую очередь развитием пластических сдвиговых деформаций или образованием микротрещин. Например, полиамиды обладают удельной поверхностной энергией разрушения от 10 до Ю Дж/м , тогда как хрупкие стеклообразные полимеры типа отвержденных эпоксидных смол — около 10 Дж/м . Дисперсные наполнители вводят в термопласты с высокой энергией разрушения для снижения их стоимости, повышения жесткости и прочности при сжатии и улучшения их технологических характеристик при переработке. При этом их прочность при растяжении и ударная вязкость снижаются вследствие уменьшения доли полимера в наполненной композиции. [c.84]

При очень сильном снижении поверхностной энергии в тех случаях, когда растворимость основного металла в расплаве мала, он может обнаружить склонность к самопроизвольному диспергированию. Для пайки случай самопроизвольного диспергирования основного металла представляет собой интерес. Условия для самопроизвольного диспергирования возникают, когда под влиянием адсорбционного эффекта свободная поверхностная энергия твердого тела понижается до чрезвычайно малых величин (десятых долей эрг/см и ниже). При исчезающе малой истинной растворимости основного металла в расплаве припоя, которую он имеет при образовании диспергированного спая, по мере проникновения припоя в объем твердого металла будет происходить его разрушение по границам микроблоков. С увеличением выдержки в процессе пайки количество дисперсных частиц будет возрастать, что в итоге может привести к перекрытию зазора дисперсными частицами. Процесс образования диспергированного спая определяется кинетикой диспергирования. [c.164]

Основной термодинамической движущей силой собирательной рекристаллизации является стремление к уменьшению зернограничной ( поверхностной ) энергии, реализуемое в сокращении поверхности границ при их миграции [210]. Торможение роста зерна дисперсными частицами избыточной фазы является известным фактом [210, 215[ и вызвано тем, что обход границей частицы приводит к увеличению протяженности границ и, следовательно, к увеличению суммарной поверхностной энергии. [c.261]

Такое поведение сплавов связано с растворением избыточной дисперсной фазы при нагреве, при этом температура растворения тем выше, чем более богат сплав кислородом. Высвободившиеся от частиц границы начинают легко мигрировать в направлении, отвечающем уменьшению поверхностной энергии. [c.262]

Для никелевых сплавов характерны следующие основные составляющие структуры. Матрица сплава (7-фаза) представляет собой твердый раствор на никелевой основе с г. ц. к. решеткой, обычно с повышенным содержанием элементов, растворяющихся в никеле кобальта, хрома, молибдена и вольфрама. Упрочняющей обычно является интерметаллидная -у -фаза Н1з(А1, Ti) с упорядоченной г. ц. к. решеткой. Она образуется при кристаллизации сплава (первичная у -фаза), а также при выделении в дисперсном виде из пересыщенного твердого раствора матрицы. Сопряженность решеток у- и -у -фаз и близость их периодов (несоответствие периодов решетки составляет менее 0,1 %) создают возможность образования межфазных границ с низкой поверхностной энергией. Это обусловливает высокую стабильность размеров у -фазы. [c.229]

Твердых фаз может быть несколько, т. е. столько, сколько присутствует веществ в системе. Число одновременно сосуществующих фаз меняется в различных системах. Но равновесие системы не зависит от массы присутствующих фаз. Некоторые отклонения от этой закономерности наблюдаются в сильно дисперсных системах, когда размер твердых или жидких частиц становится меньше некоторого предела и нельзя пренебрегать поверхностной энергией этих частиц. [c.38]

В керамике чистых окислов в основном спекание черепка и его рекристаллизация определяются степенью дисперсности исходного материала, которая должна быть в пределах 1—2 мк. Благодаря такой высокой степени дисперсности поверхностная энергия отдельных частиц является тем энергетическим источником, который вызывает спекание и рекристаллизацию черепка даже при сравнительно умеренных температурах обжига. [c.268]

Размер равновесного зародыша новой фазы тем меньше, чем меньше поверхностная энергия и чем больше степень пересыщения, определяемая разностью фактической и равновесной концентраций. При малом пересыщении, например при медленном добавлении реагента, размеры равновесных зародышей больше, число их невелико, происходит рост зародышей, можно получить крупные кристаллы. При больших пересыщениях размеры зародышей малы, число их велико, все осаждаемое вещество выделяется в виде первичных частиц и рост их не происходит. Постепенно дисперсность может измениться за счет растворения наиболее мелких неустойчивых частиц и роста более крупных. Рекристаллизация (старение) осадка идет медленно, так как связана с диффузионными процессами. [c.111]

В лиофобных дисперсиях отсутствует заметный переход жидких компонентов в полимерную фазу, т. е. частицы полимера почти не набухают в дисперсионной среде. Поэтому такие дисперсные системы обладают наибольшим избытком свободной поверхностной энергии ДСп, которая определяется из выражения [c.10]

Такая зависимость усадки от времени спекания объясняется тем, что запас поверхностной энергии в единице массы порошка определяется не только его дисперсностью, [c.301]

Свойства исходных порошков. Условия получения металлических порошков во многом предопределяют их поведение при спекании. Интенсивность процесса спекания зависит от контактной поверхности и она тем больше, чем больше эта поверхность. Следовательно, с увеличением дисперсности порошка процесс спекания ускоряется. Так как поверхностная энергия порошка тесно связана и с формой частиц, то плотность и прочностные свойства спеченных изделий возрастают с повышением шероховатости частиц порошка. При одной и той же плотности брикетов механические и электрические свойства спеченных брикетов тем выше, чем дисперснее порошок. Интенсификации спекания способствуют окислы, содержащиеся в большом количестве в мелких порошках и восстанавливающиеся в процессе спекания. С увеличением удельной поверхности порошка усадка прессовки при спекании возрастает. Наличие выступов [c.307]

Решающей предпосылкой процесса спекания многокомпонентных систем, как и в случае спекания однокомпонентных, следует считать уменьшение свободной поверхностной энергии, которая зависит не только от уменьшения поверхности пор и исправления искажений кристаллической решетки, но и от протекания гетеродиффузии (взаимодиффузии разнородных компонентов). Гетеродиффузия способствует выравниванию концентрации в системе и от скорости и полноты ее протекания зависят кинетика уплотнения и физико-механические свойства спекаемого брикета. В этой связи большое влияние на процесс спекания оказывают дисперсность частиц порошков и равномерность их перемешивания, удаление адсорбированных газов и окис.чых пленок, давление прессования и температура спекания. [c.314]

При достаточной степени дисперсности С. все их свойства определяются в основном природой их внутренней поверхности раздела (частица—среда).Однако при дальнейщем уменьшении радиуса частиц (при г<0,1 в области от 0,1 до 0,01 /I) сама природа поверхностного слоя начинает изменяться удельная поверхностная энергия <Г12 и другие молекулярно-стати-стич. величины, характеризующие некомпен-сированность молекулярных сил в пограничном слое, начинают резко изменяться. Поверхность раздела изменяется при этом качественно, и мы переходим в область коллоидной дис-пер с-ности (С. постепенно превращается в коллоидный раствор с рядом специфически новых свойств, см. фигуру). Дальнейшее уменьшение г, приближающегося к нижнему физич. пределу—молекулярным разделам (г , ), и само понятие о поверхности раздела в обычном статистич. представлении теряет смысл. Это схематически и представлено на фигуре, где г отложен по оси абсцисс, а величина поверхности раздела или лучше всей поверхностной энергии дисперсной системы 01 -812110 оси ординат. В коллоидной области развитие поверхностных [c.238]

Поверхностная энергия дисперсных тел влияет на их свойства. На поверхности кристаллов протекают различные явления, в том числе рекристаллизация и спекание частиц с образованием агрегатов, механическая прочность которых зависит от поверхностной энергии чем она больше, тем прочнее образующиеся агрегаты. Такие агрегаты состоят из нескольких или многих частиц, связанных точками или поверхностями непосредственного контакта между частицами, при этом прослойки других соединений между ними отсутствуют. От агрегатов следует отличать агломераты — слипшиеся первичные частицы и агрегаты, связанные между собой электростатическими вандерваальсовыми силами, и флокуляты — первичные частицы, объединяющиеся в процессе распределения в связующем. Флокуляция зависит от характера связующего и заряда первичной частицы, это рыхлые образования, пространство между частицами заполнено средой. [c.8]

Примеси, удовлетворяющие этим требованиям, обладают естественной активностью. Естественная активность дисперсных частиц, взвешенных в жидкости, связана с закономерностями зарождения центров кристаллизации на твердых поверхностях, которые rj общем виде были сформулированы П. Д. Данковым и С. Т. Конобеевским. Превращение на поверхности твердого тела развивается таким образом, чтобы конфигурация атомов твердой фазы сохранилась (или почти сохранилась) и в новой твердой фазе. Возникающая при указанном процессе кристаллическая решетка новой фазы сопрягается с кристаллической решеткой старой фазы подобными кристаллографическими плоскостями, параметры кото[)ых 01личаются друг от друга минимально. Причина закономерной ориентации двух фаз с термодп-ппмическои точки зрении состоит в том, что минимум поверхностной энергии обеспечивается при максимальном сходстве в расположении атомов на соприкасающихся гранях старой и новой фаз. [c.36]

Скольжение дислокаций участвует лишь в самой на чальной стадии формирования зародышей. Дальнейшие стадии процесса связаны с переползанием дислокаций с движением большеугловых границ, с коллективным атомными перемещениями и диффузией одиночных ато мов, абсолютной и относительной разницей в объемной зернограничной и поверхностной энергии границ sepei разных текстурных компонент, с тормозящей ролью ча стид дисперсных фаз. [c.404]

Учитывая ограниченную область температур существования прерывистого распада, представляет особый интерес вопрос о термической устойчивости продуктов прерывистого распада во времени. Структурную нестабильность колоний прерывистого распада в температурной области их выделения связывают с высокой поверхностной энергией двухфазной структуры подобной морфологии в условиях, произвольной ориентации дисперсных ламелей относительно матричной решетки [150]. Большая устойчивость системы достигается либо путем вторичного прерывистого распада с образованием грубой ламельной структуры [90], либо образованием ориентированной структуры типа видманштеттовой. Для сплава 70НХБМЮ характерен второй способ. [c.59]

Собирательная рекристаллизация. После завершения первичной рекристаллизации в процессе последуюш,его нагрева происходит рост одних рекристаллизованных зерен за счет других. Процесс роста новых рекристаллизованных зерен называют собирательной рекристаллизацией. Основной причиной собирательной рекристаллизации является стремление к уменьшению зернограничной ( поверхностною ) энергии благодаря уменьшению протяженности границ при росте зерна. Дисперсные частицы второй фазы тормозят рост зерна. При температуре выше V пластичность может уменьшаться, что объясняется сильным росто -зерна — явление перегрева при рекристаллизации (см, рис. 59). [c.83]

Дисперсность корунда оказывает решающее влияние не только на температуру его спекания, но и вообще на возможность такого спекания. С повышением дисперсности корунда увеличиваются его суммарная поверхностная энергия и контактная площадь соприкосновения зерен, возрастает дефектность строения, что создает более благоприятные условия спекания. Следует считать, что максимальный размер зерен AI5.O3, способных к активному твердофазовому спеканию, не должен превышать 3—5 мкм. Рис. 30 иллюстрирует экспериментальные данные спекаемости корунда различной дисперсности, из которых видно, что только при дисперсности 1 мкм поверхностной энергии зерен корунда, достаточной для Уплотнения при температуре обжига 1700°С до 3,8—3,85 г/см . Для подобного уплотнения пои дисперсности 2 мкм требуется температура 1750— 1800°С, а при дисперности около 5 мкм паже при1850°С плотность составляет всего 0,82—0,84 теоретической. [c.108]

При образовании накипи важнейшим этапом является пер-В Зя стадия кристалли 3 ации — вазникновение зародышей кристаллов. В этот период при предельно дисперсном состоянии твердой фазы раствор обладает наибольшим запасом свободной поверхностной энергии, следовательно, наибольшей способностью к укрупнению кристаллов. Вбличииу свободной поверхностной энергии можно уменьшить путем сорбции поверхностно-активных веществ на пюв1ерхности микрокристаллов. [c.78]

В литературе имеется большое количество информации о механических свойствах наполненных порошками термореактивных пресс-композиций. Однако большинство этих данных часто эмпирические и работ по объяснению механизма действия дисперсных наполнителей очень мало. При растяжении или изгибе ненапол-ненные отвержденные полимеры разрушаются с малыми пластическими деформациями или вообще без них, причем относительная деформация при разрушении как правило не превышает 2—3%-При сжатии или сдвиге в них обычно проявляется предел текучести с развитием до разрушения достаточно больших пластических деформаций. Введение жестких дисперсных наполнителей в такие полимеры снижает разрушающее напряжение при растяжении и изгибе, увеличивает предел текучести при сжатии и сдвиге и повышает модуль упругости. Влияние таких наполнителей на поверхностную энергию разрушения имеет сложный характер и в отдельных случаях достигается ее резкое возрастание. В последнее время проведен ряд систематических исследований, которые и будут ниже рассмотрены подробнее. [c.70]

Возрастание поверхностной энергии разрушения обычно наблюдается только при введении дисперсных наполнителей в очень хрупкие полимеры. Во всех описанных выше исследованиях поверхностная энергия разрушения ненаполненных отвержденных имели колебание от 50 до 150 Дж/м и при введении наполнителей возрастала обычно до 450—500 Дж/м . Это возрастание весьма существенное для хрупких полимеров. Оно происходило вследствие того, что частицы связывали края трещин и затрудняли их развитие по механизму, который будет более подробно описан ниже. При использовании полимеров с повышенной поверхностной энергией разрушения эффект связывания краев трещин уменьшается и введение хрупких дисперсных наполнителей снижает вязкость разрушения вследствие уменьшения в материале объема матрицы с высокой вязкостью разрушения. Это подтверждается данными о влиянии стеклосфер на поверхностную энергию разрушения хрупкой и эластифицированной эпоксидной смолы типа ЭД-20, отвержденной диаминодифенилметаном [38] [c.73]

Ударная вязкость. Ударная вязкость хрупких полимеров, наполненных дисперсными частицами, не коррелирует с данными относительно их поверхностной энергии разрушения. Так, на рис. 2.28 показана зависимость ударной вязкости по Изоду эпоксидной смолы, наполненной стеклосферами с различной поверхностной обработкой, от объемной доли наполнителя [35]. Аналогичная зависимость для поверхностной энергии разрушения этих композиций приведена на рис. 2.16. Значительное возрастание поверхностной энергии разрушения при введении наполнителя до 30% (об.) никак не коррелирует с ударной вязкостью, хотя тенденция к уменьшению ударной вязкости с увеличением доли наполнителя коррелирует с изменением площади под диаграммой напряжение-деформация при низкоскоростном изгибе (рис. 2.29). Аналогичная корреляция между зависимостями ударной вязкости и прочности при изгибе от содержания наполнителя приведена Ли и Невиллом [48]. Причины этого уже объяснялись ранее. Ударные испытания относятся к испытаниям при изгибе с высокой скоростью деформирования и ударная вязкость отражает энергию, определяемую по площади под суммарной кривой нагрузка — деформация при высокой скорости деформирования. [c.84]

Дисперсный состав частиц. На основании эксперимента была установлена [64] формула (4-13), описывающая распределение по размерам сажевых частиц в пламенях мазута и газа. Если принять, как было сделано выше, что размер каждой сажевой частицы определяется числом п образующих ее атомов углерода, несложно показать, что формула (4-13) непосредственно вытекает из условия равновесного распределения углеродных комплексов по их поверхностным энергиям образования. [c.233]

Подробный анализ влияния дисперсности порошков на интенсивность спекания был сделан Гропяновым [210] на основании представления о неоднородности поверхности твердых тел. Вследствие энергетической неоднородности поверхности н скомпенсиро-ванные валентности ее отдельных участков, необходимые для перехода атомов с поверхности в объем, могут быть экранированы, например, атомами хемосорбированной примеси, что приводит к понижению свободной поверхностной энергии. Поэтому в спека- [c.33]

Повышение энергии, связанное с высокой степенью дисперсности кристаллов, также можно оценить, если известна поверхностная энергия. Дислокации в таком случае не учитываются, т. е. принимают, что маленькие кристаллы, возникающие нз большого куба, имеют идеальное строение. Если разделить монокристалл объе- [c.454]

Известно, что сопротивление ползучести двухфазных сплавов уменьшается в процессе высокотемпературной ползучести из-за сфероидизации и роста частиц. Движущей силой этого Процесса является уменьшение свободной поверхностной энергии скорость, с которой развивается указанный процесс, определяется параметрами диффузии. Непрерывная твердая пленка второй фазы сплава сфероидизируется, как это схематически показано на рис. 24, что приводит к снижению сопротивляемости ползучести сплава, представляющего конгломерат двух фаз. Дисперсионно твердеющие сплавы характеризуются большим разнообразием конфигурации дисперсных частиц значительного размера. В результате огрубления структуры число мест в каждом единичном объеме, в которых может возникать поперечное скольжение, уменьшается в связи с этим становится меньше порогов и мест образования дислокационных сплетений. Все это также снижает сопротивляемость ползучести. [c.294]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...