Поверхностная энергия дисперсных частиц

Поверхностная энергия дисперсных частиц 23 [c.299]

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]

Роль дисперсности частиц в оценке физических характеристик и поверхностных свойств вещества видна из диаграммы на рис. 2.1. Рост дисперсности на один порядок приводит к такому же увеличению суммарной поверхности и, следовательно, общей поверхностной энергии всех частиц. При этом число частиц увеличивается на три порядка во столько же раз уменьшается объем и на два порядка — поверхность каждой частицы. Приведенной диаграммой следует пользоваться для оценки КМ. по содержанию П фазы и ее дисперсности, а не по общему объему [c.21]

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]

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]

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]

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]

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]

С изменением состава поверхностного слоя, сопровождающимся уменьшением поверхностной энергии, связана адсорбция. Это используется, например, при флотации, для повышения устойчивости дисперсных систем и др. Поверхностное натяжение является фактором, характеризующим процесс флотации, т. е. способности дисперсных частиц всплывать вместе с пузырьками воздуха. [c.23]

С увеличением дисперсности частиц и ростом их поверхностной энергии изменяются термодинамические свойства системы в частности, наблюдается рост энтропии и общей энергии системы. [c.17]

Величины поверхностной энергии у различных веществ важно учитывать при оценке поведения дисперсных частиц на границах фаз при их получении и хранении. Для некоторых веществ эти величины могут быть представлены ориентировочными данными (Дж/м ) [1, 34, 37, 81—83] [c.23]

Ввиду энергетических различий на ориентированных по-разному гранях металла следует ожидать, что и степень адсорбции дисперсных частиц будет разной. По предварительным данным [214], адсорбируемость частиц на грани (1010) монокристалла цинка будет выше, чем на грани (0001), с меньшей поверхностной энергией. [c.130]

Процесс спекания. Прессованная заготовка термодинамически неустойчива, так как обладает повышенным уровнем внутренней энергии (остаточная энергия деформации, значительная поверхностная энергия большого числа порошинок, избыточная энергия искаженной кристаллической структуры). При высокой температуре, когда рез ко повышается подвижность атомов, создаются условия для образования более рав новесной системы — спеченного тела. Вся предшествующая история брикета (состояние и характер поверхности частиц порошка, его дисперсность, степень деформации и пористость брикета, состояние и напряженность контактных участков и т. д.) оказывает решающее влияние на преобладающее значение того или иного механизма перемещения атомов, обусловливающего образование спеченного образца. Современное порошковое металловедение считает возможной значительную миграцию атомов по поверхности пор и в результате объемной диффузии, а также учитывает влияние малых перемещений (вязкое течение, ползучесть) и сдвигов в относительно больших объемах (пластическая деформация). Эти процессы одновременно с дополнительным влиянием среды и температуры (удаление с поверхности порошинок адсорбированных газов и пленки окислов) приводят к увеличению и изменению качества контактной поверхности , следствием чего и является превращение брикета в прочное тело, т. е. спекание. [c.1486]

Свойства исходных порошков. Условия получения металлических порошков во многом предопределяют их поведение при спекании, Интенсивность процесса спекания увеличивается с ростом контактной поверхности. Следовательно, с увеличением дисперсности порошка процесс спекания ускоряется. Так как поверхностная энергия порошка тесно связана и с формой частиц, 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 способствуй ют окислы, содержащиеся в большом количестве в мелких порошках и восстанавливающиеся в процессе спекания, С увеличением удельной поверхности порошка усадка прессовки при спекании возрастает. Выступы и впадины на поверхности частиц активируют усадку в результате образования микропор с малым радиусом кривизны на стыках частиц. Содержание дефектов кристаллического строения в этих выступах также повышенное, что способствует активированию диффузионной подвижности атомов. [c.333]

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]

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]

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]

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]

Попытки объяснить понижение прочности расклинивающим давлением тонких слоев жидкости, например для диффузных двойных слоев ионов в разбавленных растворах электролитов, оказались неудачными такие расклинивающие давления и соответствующие им понижения поверхностной энергии весьма малы по сравнению с понижениями поверхностной энергии, вызываемыми первым молекулярным (мономолеку-лярным) адсорбционным слоем. Именно такие предельно тонкие адсорбционные слои вызывают наибольшие эффекты понижения прочности. Расклинивающее же давление может проявляться только в случае предельно слабых связей между поверхностями (частицами) твердого тела или соответствующей дисперсной (коагуляционной) структуры — например, в явлениях набухания или пептизации агрегатов коллоидных частиц в разбавленных растворах электролитов. [c.10]

При взаимодействии минералов и горных пород с подземными водами основополагающими являются процессы, происходящие на границе раздела твердой и жидкой фаз, интенсивность которых определяется величиной поверхностной энергии частиц породы, зависящей от их удельной поверхности. Последняя возрастает прямо пропорционально степени дисперсности породы. Величина свободной поверхностной энергии частиц определяется количеством активных центров и их энергетическими характеристиками (валентностью, ионными радиусами и т. п.). На границе раздела твердой и жидкой фаз слои воды, находящиеся под ориентирующим, электростатическим воздействием ионов поверхности минерала, существенно отличаются по структуре от воды в объеме. Последнее обстоятельство влияет на характер химического взаимодействия, так как связанная вода, экранируемая полями активных центров, малоподвижна и нереакционноспособна. С удалением от границы раздела фаз ориентирующее воздействие адсорбционных центров ослабевает, и вода по своей структу )е приближается к структуре воды в свободном объеме. [c.7]

Одним из следствий высокого значения удельной поверхностной энергии относительно единицы массы у дисперсных частиц является, в частности, повышение активности таких веществ. Так, на рис. 2.2 показано понижение температуры плавления (ДТпл) с ростом дисперсности частиц некоторых металлов. У кубических частиц с длиной ребра 20 нм 7 пл составляет 1230 °С — для Р1 и 640 °С — для А . Экстраполирование кривых на рис. 2.2 для частиц размером 1—5 нм обеспечит им нахождение в жидком состоянии при температурах, близких к комнатной. Для построения зависимости, приведенной на рис. 2.2, использовали данные работы, [43] с применением уравнения Гиббса — Томсона [c.22]

В лиофобных дисперсиях (дисперсии фторопластов) отсутствует заметный переход жидких компонентов в полимерную фазу частицы полимера практически не набухают в дисперсионной среде. Такие дисперсии обладают большим избытком поверхностной энергии АСпов> которая зависит от площади поверхности 5уд (дисперсности порошка), и межфазного натяжения о на границе полимер — среда [c.54]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...