Потенциал деформации металла

Потенциал деформации металла [c.12]

Дилатация, связанная с ангармоничностью, может быть описана моделью нелинейного расширения дислокаций [7 ], дающей возможность вычислить среднюю дилатацию AV/У. Использование этой модели позволило проследить [8] влияние среднего нелинейного расширения равномерно распределенных дислокаций на электромагнитные явления, связанные с процессами переноса носителя внутри металлов. При этом не использовалась детальная модель потенциала деформации, а принималась предположительная зависимость электромагнитных параметров от величины нелинейного расширения, содержащая коэ( ициенты, значение которых, вообще говоря, неизвестно. С точки зрения понятия потенциала деформации обнаруженное влияние пластической деформации на процессы движения носителя в металле [c.13]

При небольших смещениях атомов из положения равновесия в узлах кристаллической решетки можно в первом приближении потенциальной энергии пренебречь ангармонизмом (энергия, связанная с ангармонизмом, мала). Покажем, что при этом условии в случае всестороннего сжатия и расширения (ниже макроскопического предела текучести) химический потенциал атомов металла, возбужденных деформацией, будет одинаково возрастать независимо от знака деформации (т. е. знака, приложенного извне гидростатического давления) в отличие от кинетической модели системы свободных молекул (идеального газа), где знак прира-щ,ения давления определяет направление изменения химического потенциала. Напротив, термоупругие эффекты в твердых телах связаны с ангармоническими членами в выражении потенциальной энергии взаимодействия атомов, но здесь они не рассматриваются. В литературе этому вопросу не уделено должного внимания, так как все опыты по изучению поведения твердых тел под высоким давлением относятся к деформации тела сжатием. [c.15]

Анализ ангармонического расширения [34] показывает, что чисто гидростатическое давление и напряжения любого вида (в том числе касательные) вызывают дилатацию, пропорциональную запасенной энергии. Следовательно, в случае и краевых, и винтовых дислокаций дилатация, обусловленная ангармоническими членами, пропорциональна энергии дислокации AWV W. Отсюда расчеты дают оценку увеличения объема А У ЗЬ /2 на отрезке длиной Ъ (вектор Бюргерса) вдоль дислокаций, хорошо согласующуюся с экспериментальными данными измерения дилатация в сильно деформированных металлах [6]. Хотя средняя по кристаллу величина дилатации невелика, локальные значения дилатации при краевых дислокациях (в отличие от винтовых) достигают большой величины, так что на этих дислокациях возникает электрический диполь [35] вследствие перераспределения электронов проводимости, обусловленного изменением гидростатического давления в окрестности дислокации [5]. Локальное возмущение самосогласованного поля свободных электронов, вызываемое появлением потенциала деформации с нарушением локальной электронейтральности, должно оказать влияние на различные физические процессы в крис-сталЛе [5]. В случае же винтовой дислокации гидростатическое давление связано только с ангармоническим расширением и мало [6]. [c.45]

Выше рассматривался потенциал деформации для одной дислокации или одного дислокационного скопления из п дислокаций. Вместе с тем на практике всегда измеряют заряд поверхности или работу выхода электрона для макроскопического куска металла. Поэтому важно установить соотношение между локальными и нелокальными процессами, доступными наблюдению. [c.176]

Появление локальных потенциалов деформации само по себе еще не определяет ускорения электрохимического растворения металла. Действительно, если говорить конкретно об изменении работы выхода иона металла, то следует учесть, что химический потенциал металла складывается из химического потенциала ионного остова и химического потенциала свободных электронов . Потенциал деформации связан с изменением второй составляющей численно равен изменению энергии свободного носителя зарядов — электрона, которая является лишь небольшой частью химического потенциала металла Поэтому для изменения работы выхода иона на величину, которая проявится в сдвиге стан- дартного электродного потенциала (за счет изменения ионного обмена), эквивалентном максимальному значению потенциала деформации, потребуется затратить неизмеримо больше энергии, чем для изменения энергии носителя на величину потенциала деформации. [c.11]

Дилатация, связанная с ангармоничностью, может быть описана моделью нелинейного расширения дислокаций [11 ], дающей возможность вычислить среднюю дилатацию AWF. Использование этой модели позволило проследить [12] влияние среднего нелинейного расширения равномерно распределенных дислокаций на электромагнитные явления, связанные с процессами переноса носителя внутри металлов. При этом не использовали детальную модель потенциала деформации, а принимали предположительную зависимость электромагнитных параметров от величины нелинейного расширения, содержащую коэффициенты, значение которых, [c.11]

Как будет показано ниже, это явление не наблюдалось в растворе серной кислоты более высокой концентрации, где значительное изменение электрохимической гетерогенности не так вероятно. В таких условиях активного растворения изменение знака упругих напряжений (растяжения или сжатия) не изменяло отрицательного знака изменения стационарного потенциала, и в обоих случаях напряжения практически одинаково увеличивали скорость коррозии. Однако, в условиях пассивации или ингибирования коррозии влияние знака приложенных напряжений усложняется в результате их воздействия на состояние поверхностных пленок и адсорбционного взаимодействия металла с поверхностно-активными компонентами среды (например, вследствие чувствительности потенциала деформации к знаку деформации, что в свою очередь влияет на работу выхода электрона и на до-норно-акцепторный электронный обмен металла с адсорбатом). [c.32]

Следовательно, пластическая деформация практически не влияет на хемосорбцию исследованных ингибиторов коррозии. Однако это не означает, что защитные свойства ингибиторов, связываемые обычно с адсорбируемостью, также не изменяются при пластической деформации металла например, адсорбция ингибитора КПИ-1 практически не зависит от деформации (кривая 1 для С), тогда как интенсивность разблагораживания стационарного потенциала ф в присутствии ингибитора (кривая /) даже выше, чем в неингибированной кислоте. Это объясняется деформационным нарушением в отдельных точках поверхности сплошности защитного действия указанного ингибитора и развитием локализованных анодных процессов в этих точках (аналогично питтингу). [c.158]

Аналогичную картину наблюдали при сравнении электрохимического поведения в кислом хлоридном электролите чистого кобальта (99,7%), предварительно подвергнутого электрическому или механическому полированию [148]. Катодные поляризационные кривые для обеих обработок практически совпали (сдвиг в сторону положительных потенциалов составил 5 мВ при плотности тока 4 мА/см ), а анодная поляризация оказалась различной сдвиг в сторону отрицательных потенциалов составил 50 мВ при плотности анодного тока 4 мА/см , Плотности токов растворения отличались в несколько раз (до 10) при одинаковых уровнях потенциала. При этом обнаружено, что фактор шероховатости (отношение реальной поверхности к видимой) оказался не более 1,1 —1,3, что позволило объяснить облегчение анодного растворения поверхностной деформацией металла при механическом полировании. [c.186]

В основном трещины коррозионного растрескивания возникают в швах сварных конструкций, а также в конструкциях, подвергнутых деформации (штамповка, развальцовка, гибка). Есть все основания считать, что основной причиной коррозионного растрескивания сварных конструкций являются высокие внутренние растягивающие остаточные напряжения, возникающие при сварке. Местный нагрев в процессе сварки вызывает пластическую деформацию металла, что в конечном счете приводит к возникновению в зоне шва остаточных растягивающих напряжений. Кроме того, зона шва характеризуется более отрицательным значением электродного потенциала. Это способствует локализации на ней коррозионных процессов, приводящих к зарождению трещин растрескивания. [c.45]

Основываясь на корреляции величины электродного потенциала со значениями упругой деформации металла, мы [104] предложили использовать электрохимический метод для определения величины и распределения механических напряжений в микроскопических объемах металла, например, у вершины трещины, у неметаллических включений, на границах зерен металла и пр. [c.43]

Приложение к сталям более низких уровней циклических напряжений о = 50 МПа) вызывает незначительные упругие деформации металла и величина электродных потенциалов напряженных и ненапряженных образцов продолжительное время одинакова. На этом этапе разрушения в местах локализации напряжений у различных дефектов типа рисок, включений развиваются коррозионные поражения в виде клиновидных язв, перерастающих в коррозионно-усталостные магистральные трещины, что сопровождается соответствующим снижением потенциала. [c.52]

Определение механических напряжений в микрообъемах металла с помощью электрохимических исследований по методике, изложенной в гл. II, позволило нам [104] установить смещение электродного потенциала а отрицательную сторону при деформации армко-железа и стали 20. Закономерность эта справедлива только для зоны упругой деформации металла. После достижения предела текучести металла линейность изменения потенциала нарушается. Чувствительность электродного потенциала к изменению состояния поверхности металла, в том числе вызванного появлением первых признаков его пластической деформации в микрообъемах, очень высокая. Стандартные механические испытания на растяжение образцов часто не позволяют точно зафиксировать начало пластической деформации, как это можно сделать с помощью измерения электродного потенциала. [c.52]

Приложение растягивающих напряжений при деформации металла приводит к возрастанию скорости коррозии вследствие увеличения химического потенциала стали, что вызывает некоторое понижение его термодинамической стабильности, а также вследствие изменения поверхностного заряда металла [110, 111], что сказывается в конечном счете на адсорбции компонентов раствора, участвующих в процессе растворения металла. Изменение заряда напряженного металла обусловлено перетеканием электронов из сжатой области в растянутую (при приложении растягивающих напряжений путем изгиба), вследствие чего растянутые области имеют отрицательный заряд, а сжатые — положительный [111]. [c.63]

Процесс деформирования сопровождается физико-химическими явлениями. Наиболее существенную роль в пластической деформации металлов, особенно при высоких температурах, играют диффузионные процессы. Причиной диффузионных токов является градиент химического потенциала , зависящий от градиента концентрации фазы, градиентов упругой деформации и температуры в ней. Механизм переноса вещества в процессе диффузии еще точно не установлен. Наибольшее распространение получила теория вакантных мест , согласно которой перенос вещества происходит путем последовательного замещения атомами вакантных мест в кристаллической решетке. [c.63]

Возникновение переноса вещества при пластической деформации металла является следствием локального изменения химического потенциала, в очаге деформации от его значения в сплошном металле до значения в области дефекта. Таким образом, развитие процесса пластического деформирования определяется соотношением конкурирующих потоков энергии. В результате при пластической деформации возникают по меньшей мере следующие различные потоки энергии освобождаемой упругой энергии энергии разрушения, направленной на раскрытие трещин теплоты, массы, дислокаций. [c.152]

Термодинамика имеет дело с превращениями энергии. Своеобразие превращений энергии при трении и изнашивании заключается в их многообразии. Пластическая деформация жесткопластического тела (металла, полимера) протекает в условиях неоднородного напряженного состояния, неоднородного химического потенциала и температур , . В соответствии с принципом Ле-Шателье всякое внешнее воздействие, выводящее тело (систему) из равновесия, инициирует в нем процессы, стремя1циеся ослабить результаты этого воздействия. Поэтому образование разрыва спло1пности материала при появлении дефектов структуры должно вызывать перенос массы окружающего материала к месту дефекта, чтобы заполнить и уменьшить разрыв. Возникновение переноса вещества при пластической деформации металла является следствием локального изменения химического потенциала в очаге деформации от его значения в сплошном металле. Таким образом, развитие процесса пластического деформирования характеризуется соотношением конкурируюпщх потоков энергии, стремящихся разрушить материал и противостоящих его разрушению [1]. [c.113]

Весьма интересные результаты были получены при изучении влияния ингибиторов на коррозию при пластической деформации металлов. Оказалось [68 69], что в присутствии ингибиторов не только уменьшается скорость коррозии, но и ослабляется влияние деформации. На рис. 16 представлены поляризационные кривые, полученные для стали 20. Коррозионной средой служила 1,1 н. НС1 (4%-ный раствор НС1), близкие результаты были получены в 1,1 н. H2SO4. Из рисунка следует, что деформация влияет сильнее всего на поляризационные характеристики образцов стали в состоянии поставки анодные кривые смещаются в отрицательном, а катодные — в положительном направлении. Несколько меньше, но вполне отчетливо (особенно для анодного процесса) это влияние проявляется на кривых для отложенных образцов. Введение ингибиторов исключает эффект деформации, уменьшает скорость коррозии, стационарный потенциал при этом смещается в положительную сторону. [c.48]

Для металла в случае длинноволновых упругих колебаний плотности из условия постоянства уровня Ферми везде по кристаллу была найдена величина потенциала деформации [5], характеризующая локальное нарушение электронейт.ральности [c.12]

Итак, в качестве физической модели твердого тела для описания механохимических явлений при коррозии металла под напряжением можно принять модель упругого континуума. (имеющего квазисвободные электроны) с дефектами структуры типа дислокаций. В этой модели потенциал деформации, обусловленный средней дилатацией упругодеформированного металла или средним нелинейным расширением дислокаций, реализуется в значениях, практически не влияющих на работу выхода иона металла, но оказывающих воздействие на электромагнитные явления переноса в металле и работу выхода электрона. [c.14]

В работе [25] сдвиг стационарного потенциала армко-железа в 0,1-н. растворе H2SO4 в сторону положительных значений на несколько десятых долей милливольта при растяжении в упругой области интерпретировался как следствие увеличения скорости реакции выделения водорода при неизменности скорости анодной реакции ионизации металла. При этом предполагалось, что обе эти реакции протекают совмещенно на всей площади образца (гомогенная поверхность). Однако в электролите такой сравнительно небольшой агрессивности по отношению к железу вероятно пространственное разделение (хотя бы частичное) катодных и анодных реакций, являющееся неустойчивым происходит увеличение площади катодной реакции при деформации металла вследствие стремления анодного процесса к локализации (см. гл. IV). [c.34]

Деформационное локальное расширение решетки вблизи поверхности металла ведет к отсасыванию электронов из соседних областей, в том числе из френкелевского двойного слоя, вследствие выравнивания уровня Ферми. Возникновение локального потенциала деформации растянутой области сопровождается изменением в противоположном направлении потенциала областей, которые выполнили функцию донора электронов. Нелокализо-ванные электроны френкелевского двойного слоя наименее прочно связаны с ион-атомами остова кристаллической решетки (относительно электронов внутренних областей) и в первую очередь втягиваются в растянутые области кристалла, оголяя поверхностный монослой ион-атомов остова решетки, несущих положительный заряд. В результате такого перетекания электронов образуется двойной электрический слой, состоящий из отрицательно заряженной обкладки — растянутых подповерхностных областей кристалла и положительной обкладки — монослоя выдвинутых наружу положительных поверхностных ион-атомов. Для краткости будем называть такой двойной слой, обусловленный деформацией, внутренним двойным слоем металла. Одновременно изменяется структура френкелевского двойного слоя вследствие частичного ухода в металл внешних электронов и в связи с этим уменьшается тормозящий выход электронов из металла скачок потенциала, а следовательно, уменьшается работа выхода электронов (уровень химического потенциала электронов внутри металла сохраняется). [c.98]

Выравнивание энергии Ферми (состояние 3) приводит к равному по абсолютной величине и противоположному по знаку искажению низшего уровня Ео (рис. 30, б), образующему потенциал деформации и нарушающему электронейтральность, т. е. возникает внутренний двойной слой с внешней положительной обкладкой, которая вызывает дополнительное воздействие металла на ориентацию диполей растворителя и адсорбцию ионов электролита. На рис. 30, в схематически показано соотношение зарядов внутреннего двойного слоя и френ-келевского двойного слоя после стабилизации уроьня Ферми. [c.101]

Таким образом, если внутри объема металла локальные деформационные изменения химического потенциала электронов аннулируются путем перераспределения электронной плотности за счет соседних больших объемов с возникновением локальных потенциалов деформации, то в тонком поверхностном слое в окрестности дислокационных скоплений эти изменения компенсируются эквивалентным из-J менением энергии внешних электронов френкелевского двойного слоя, в резуль- тате чего восстанавливается уровень Ферми, но изменяется работа выхода электрона и, следовательно, сдвигается нулевая точка металла в сторону отрицатель- ных значений на величину потенциала деформации с образованием внутреннего двойного слоя в металле. [c.102]

При небольших смещениях атомов из положения равновесия в узлах кристаллической решетки можно в первом приближении потенциальной энергии пренебречь ангармонизмом (энергия, связанная с ангармонизмом, мала). Покажем, что при этом условии) в случае всестороннего сжатия и расширения (ниже макроскопн-, ческого предела текучести) химический потенциал атомов металла,) возбужденных деформацией, будет одинаково возрастать незави-/ [c.13]

Деформационное локальное расширение решетки вблизи поверхности металла ведет к отсасыванию электронов из соседних областей, в том числе из френкелевского двойного слоя, вследствие выравнивания уровня Ферми. Возникновение локального потенциала деформации растянутой области сопровождается изменением в противоположном направлении потенциала областей, которые выполнили функцию донора электронов. Нелокализованнце электроны френкелевского двойного слоя наименее прочно связаны с ион-атомами остова кристаллической решетки (относительно электронов внутренних областей) и в первую очередь втягиваются в растянутые области кристалла, оголяя поверхностный монослой ион-атомов остова решетки, несущих положительный заряд. В результате такого перетекания электронов образуется двойной электрический слой, состояш,ий из отрицательно заряженной обкладки — растянутых подповерхностных областей кристалла и положительной обкладки — монослоя выдвинутых наружу положительных поверхностных ион-атомов. Для краткости будем называть такой двойной слой, обусловленный деформацией, внутренним двойным слоем металла. [c.101]

Всегда можно выбрать тонкий слой металла у поверхности, чтобы для него считать пополнение недостатка электронов в этом слое происходящим полностью за счет внещнего облака электронов френкелевского двойного слоя с соответствующим изменением внешнего потенциала i ) (выше была дана оценка толщины этого слоя). Поскольку и в этом случае расширение или сжатие решетки приводит к изменению химического потенциала Afx (в первый момент деформации электронейтральность не нарушается и изменяется только химическая часть энергии), условие равновесия Др. = О может быть обеспечено путем перераспределения электронов за счет электронов френкелевского двойного слоя, что приведет к изменению поверхностного скачка потенциала УСд. Величина его определяется условиями компенсации Дхр = —(0)/е) = Аф (г), где Аф" (л)— потенциал деформации в тонком поверхностном слое. [c.103]

На основании теоретического расчета на такой же порядок изменения электродного потенциала при деформации металла указывает Хервуд [108], а также Рябченков и Никифорова [42], [c.58]

А. В. Рябченкова [38], П. А. Акользина и В. Н. Гуляева [39] и др. Большинство гипотез объясняет коррозионное растрескивание электрохимическими явлениями. Наиболее признанная из них — пленочная, сущность которой заключается в следующем. При пластической деформации металла у концентратора напряжения разрушается защитная окисная пленка, которая более хрупка, чем металл. В местах разрушения пленки возникают анодные участки по отношению ко всей поверхности, защищенной пленкой, так как потенциал ее на 0,2—0,7 В более положителен по отношению к оголенному металлу. Н. Д. Томашов и [c.113]

В соответствии с уравнением (2) смещение электродного потенщиала в отрицательную сторону и, следовательно, облегчение анодного процесса связаны с увеличением свободной энтальпии (химического потенциала). В области упругой деформации химический потенциал атомов металла увеличивается при приложении растягивающих и сжимающих напряжений [95]. Отсюда следует, [c.49]

Коррозионное растрескивание представляет собой чередующийся процесс коррозии и механического разрушения. Известно, что в большинстве случаев смещение потенциала в сторону отрицательных значений связано с деформациями металла. Увеличение скорости коррозии упруго деформированного железа при повышении растягивающих напряжений наблюдали Креннг и Булычева (фиг. 80). [c.98]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...