Хемомеханический эффект

На рис. 29 приведены кинетические кривые растворения в уксуснокислом электролите для порошка, молотого в течение 0,5 ч, и порошка, затем отожженного. Полученные кривые по характеру соответствуют кривой, приведенной на рис. 3, причем квазистационарное состояние достигалось примерно через 6—7 мин, что в принципе может быть обусловлено как полным растворением деформированных поверхностных объемов высокодисперсного тела, так и релаксацией остаточных микронапряжений вследствие хемомеханического эффекта (см. п. 7). Действительно, релаксация остаточных микронапряжений на монокристалле кальцита вследствие хемомеханического эффекта, как это наблюдалось нами, происходит в течение 1—3 мин (концентрация уксусной кислоты была более высокой). [c.94]

Хемомеханическим эффектом нами названо [2] явление, представляющее собой изменение физикомеханических свойств и тонкой структуры (пластифицирование) тела под влиянием химических (электрохимических) реакций на его поверхности, вызывающих дополнительный поток дислокаций. Это явление было установлено и показано с привлечением методов неравновесно [ термодинамики, поскольку необратимые процессы механохимической коррозии связаны с возникновением энтропии в системе. [c.117]

Из уравнения (193) следует, что коэффициент переноса а регулирует степень проявления хемомеханического эффекта при а = 1 величина эффекта максимальна (частный случай — химическая реакция), при а = О эффект отсутствует, что согласуется с независимостью физико-механического состояния металла (т. е. химического потенциала) от величины скачка электрического потенциала, если он полностью приходится на ионы в электролите, и наоборот. [c.123]

Подставляя выражение (197) в (193), находим приращение дислокационного потока, соответствующее хемомеханическому эффекту [c.124]

Хемомеханический эффект можно выразить через соответствующее приращение скорости пластической деформации в опытах с постоянной нагрузкой (когда скорость движения дислокаций, представляющая собой функцию приложенного напряжения, постоянна) [c.124]

Физический смысл хемомеханического эффекта заключается в облегчении разрядки дислокаций, скапливающихся у поверхностного барьера, в результате растворения поверхностных атомов током коррозии, т. е. в понижении поверхностного потенциального барьера для выхода дислокаций за счет энергии химической (электрохимической) реакции, что приводит к пластифицированию тела. Барьеры на пути выходящих дислокаций могут иметь различную природу. Скорость прохождения дислокаций 124 [c.124]

В нашей работе [ПО] хемомеханический эффект установлен впервые прямыми микроскопическими наблюдениями. Этот эффект наблюдавшийся на монокристаллах, проявился в пластифицировании и возникновении потока дислокаций к поверхности вследствие снижения поверхностного потенциального барьера при химическом взаимодействии с внешней средой и растворении металлов и минералов. [c.126]

Таким образом, хемомеханический эффект на неметаллических и металлических кристаллах имеет единую природу в соответствии с предложенным механизмом. [c.128]

Наблюдения дали основание предположить наличие макроскопического хемомеханического эффекта, и предпринять -Исследование с целью установить [c.128]

Вода в данном случае может оказывать двоякое воздействие вызывать с одной стороны адсорбционное понижение прочности (эффект Ребиндера), с другой, — хемомеханический эффект вследствие взаимодействия кальцита с угольной кислотой, абсорбированной водой из атмосферы. В случае же растворов кислот хемомеханический эффект определенно является главной причиной облегчения разрушения минерала. Действительно, добавка в раствор поверхностно активного ингибитора коррозии КПИ-3 привела к некоторому уменьшению эффекта. Максимальный эффект, очевидно, достигается при определенных значениях кон- [c.130]

Более сложной задачей является предотвраш,ение коррозионного растворения минералов, не участвующих в технологическом процессе механического разрушения, но присутствующих в области действия кислотного раствора (например, выбуриваемого шлама или готового продукта помола), с тем чтобы предотвратить излишний расход реагентов. Здесь следует выбирать раствор такого состава, который обеспечивал бы относительно пассивное состояние твердой фазы при отсутствии деформации и ее активное растворение при механическом воздействии, т. е. добиваться сочетания механохимического и хемомеханического эффектов в локальных областях механического воздействия. Для кальцита таким раствором является раствор серной кислоты, которая образует пассивирующий слой гипса на поверхности минерала, не растворяющийся без механического воздействия. Исследование зависимости устойчивости пассивного состояния от концентрации кислоты показало, что в 10%-ном ее растворе быстро происходит устойчивая пассивация поверхности кальцита, обеспечивающая экономное расходование реагентов. [c.131]

Электроосмос дислокаций (хемомеханический эффект) [c.136]

Следует отметить, что необходимым условием проявления поверхностного динамического эффекта каталитического процесса является образование промежуточных поверхностно активных соединений на границе фаз [111 ]. Хотя последнее имеет место при анодных коррозионных процессах, чаще происходит наоборот — ингибирование коррозии поверхностно активными веществами, приводящее также к торможению хемомеханического эффекта. [c.137]

В книге изложены основы механохимии твердого тела применительно к проблеме защиты деформированных металлов от коррозии. На основе термодинамического и кинетического анализа механохимических явлений на границе фаз твердое тело — жидкость и экспериментальных исследований рассмотрена модель механохимического эффекта (ускорения растворения металла при деформации) и описано явление, названное хемомеханическим эффектом. Установлены закономерности влияния напряженного состояния и тонкой структуры металла на коррозионную стойкость и образование коррозионных элементов на поверхности неоднородно деформированных участков металла и сварных соединений. Рассмотрены некоторые методы защиты металлов, вопросы коррозионно-механической прочности труб, способы механохимической обработки поверхности металла. [c.2]

По сравнению с первым изданием в данной книге существенно расширен экспериментальный материал и дополнен главой, содержащей сведения о коррозионно-механической прочности трубопроводов и оборудования (в частности, оборудования нефтяной промышленности). Более детально и с прикладным уклоном проведены расчеты прочности и долговечности напряженных металлических конструкций и трубопроводов в условиях механохимической коррозии. Приведены результаты новых экспериментальных наблюдений за пластифицирующим действием хемомеханического эффекта и уточнены представления о его природе. Изложены основы и указаны пути применения механохимической обработки поверхности стали. [c.3]

Отсюда следует, что величина разупрочнения, обусловленного хемомеханическим эффектом, уменьшается с ростом скорости деформации и исходной плотности дислокаций. [c.125]

Физический смысл хемомеханического эффекта можно интерпретировать следующим образом. Современные представления [c.126]

Поскольку JV представляет собой объем тела, растворяющийся с единицы поверхности за единицу времени, а коэффициент а = ]/и где V — активационный объем дислокаций при пла-. стическом течении, по существу численно может быть охарактеризован как максимально возможная динамическая плотность дислокаций (т. е. плотность их в момент течения), то выражение (211) формально можно интерпретировать следующим образом. Дополнительный поток дислокаций при хемомеханическом эффекте образуется в результате насыщения дислокациями поверхностного слоя до максимально возможной динамической плотности, а затем стравливания этого слоя со скоростью химического растворения. Насыщение дислокациями растворяющегося слоя возможно ввиду несравнимых величин скоростей размножения и движения дислокаций, с одной стороны, и растворения тела с другой стороны. Так, при обычных значениях скоростей коррозии стравливание одного моноатомного слоя занимает секунды и более секунды, а дислокационные процессы совершаются с околозвуковыми скоростями. Образование поверхностных источников дислокаций в процессе реализации хемомеханического эффекта приводит к быстрому насыщению поверхностного слоя дислокациями, что создает условия для множественного скольжения (в том числе поперечного скольжения дислокаций) и, следовательно, для разрушения ранее сформировавшихся плоских скоплений, т. е. для релаксации микронапряжений и разупрочнения. [c.126]

Однако намного более существенный вклад при отсутствии таких специальных условий дает хемомеханический эффект, описываемый полученными выше выражениями, что подтверждается и экспериментальными данными по влиянию химического (электрохимического) растворения на пластические свойства металлов и минералов. [c.127]

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ХЕМОМЕХАНИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА [c.127]

Механизм наблюдаемого хемомеханического эффекта, исходя из теоретических и экспериментальных данных, можно представить следующим [c.129]

По аналогичной методике было также проведено прямое наблюдение хемомеханического эффекта на металлических монокристаллах. В качестве объекта [c.129]

Рис. 47. Схема установки для исследования хемомеханического эффекта при измерении твердости в условиях анодной поляризации металла

Второй член в правой части выражения (193) характеризует добавочный поток дислокаций к поверхности, который возникает, когда на ней протекает электрохимическая (химическая) реак-цияЧ Это явление и было названо хемомеханическим эффектом. Данный эффект является сопряженным механохимическому и обусловливает пластифицирование и дополнительную деформацию растворяющегося электрода. [c.123]

Следует отличать хемомеханический эффект, обусловленный химическим взаимодействием на поверхности твердого тела, от явления пластифицирования при электрическом заряжении поверхности металла, связанного с понижением поверхностной энергии (эффект Ребиндера) L108, 84]. [c.125]

Механизм наблюдаемого хемомеханического эффекта, исходя из теоретических и экспериментальных данных, можно представить следующим образом. Первоначальный пластический накол обусловил образование зародышей двойников сдвига, которые затем росли вследствие перемещения двойникующих дислокаций. связанного с химическим растворением поверхности кристалла, понижающим поверхностный потенциальный барьер и облегчающим движение этих дислокаций (хемомеханический эффект для двойникового сдвига). Полные дислокации, юзникавшие в матрице при деформировании, взаимодействовали с двойниковыми (в частности, препятствовали росту двойника, вызывая большие локальные напряжения), но, испытывая з>начительно большее сопротивление движению [c.127]

На рис. 42 приведены кривые затухания амплитуды для сухой поверхности кальцита, а также поверхности, смоченной водой и водными растворами уксусной и серной кислоты. Тангенс угла наклона начального прямолинейного участка кривых (точнее касательной, проведенной из начала координат) является мерой диспергируемости, пропорциональной скорости разрушения (скорости измельчения или бурения). Относительное повышение величины диспергируемости (скорости разрушения), т. е. приращение этой величины, отнесенное к начальному значению (без ускоряющего действия химических реагентов), составило для воды по сравнению с сухой поверхностью 13,5%, для концентрированной уксусной кислоты по сравнению с водой 25,0%, для раствора уксусной кислоты 50%-ной концентрации по сравнению с водой 108,0%, для раствора серной кислоты 10% -ной концентрации по сравнению с водой 87,5%, для этого же раствора по сравнению с сухой поверхностью 112,0%, Таким образом, хемомеханический эффект вызвал значительный рост скорости разрушения минерала, величина которого обусловлена типом химических реагентов и их концентрацией. [c.130]

Столь значительное облегчение механического разрушения минерала в присутствии растворов кислот (химически активных сред) позволяет рекомендовать практически использовать хемомеханический эффект в различных технологических процессах, связанных с измельчением и разрушением минералов при помоле в шаровых мельницах, бурении горных пород (в частности, карбонатных) и т. п. При этом следует учитывать возможность коррозии (растворения) металлов и минералов кислотами — понизителями прочности. Для заш,иты технологического оборудования и инструмента от коррозии необходимо добавлять в растворы кислот ингибиторы кислотной коррозии металлов на основе непредельных органических соединений ароматического ряда. Эти ингибиторы сильно хемосорбируются на переходных металлах (железо) за счет донорно-акцеп-торного взаимодействия электронов непредельных связей органической молекулы с незавершенными электронными уровнями металла и лишены этой способности относительно минералов, взаимодействуя с ними по механизму физической адсорбции. Как показали исследования, добавка ингибитора КПИ-3 даже при повышенной его концентрации (0,3 г/л) существенно не отразилась на величине эффекта (кривая 6). Испытание этого раствора на буровом стенде показало снижение величины усилия при резании мрамора в два раза. [c.131]

Специальные условия для активного проявления хемомеха-нического эффекта, в частности, возникают при коррозии под напряжением в вершине трещины, где дальнейшее ее распространение определяется свойствами одного кристалла (транскристал-литное разрушение) или двух пограничных (межкристаллитное разрушение). Тогда хемомеханический эффект, способствуя повышению химического потенциала поверхностных атомов (выход дислокаций), стимулирует механохимический эффект, который в свою очередь облегчает выход дислокаций. Таким образом, можно сделать вывод о возможности автокаталитического химикомеханического разрушения в вершине трещины. Действительно, наблюдалось значительное увеличение скорости роста коррозионно-механической трещины во времени [19]. [c.133]

Исходя из сопряженного характера механохимического и хемо-механического эффектов, можно было предположить, что ингибитор механохимического растворения окажется также ингибитором хемомеханического эффекта. Для проверки этого предположения на поликристаллических структурах была изготовлена ячейка высокого давления (типа белт-аппарат), в котрую помещали соединенные основаниями два цилиндрических образца мрамора, один из которых насыщали 0,1%-ньш раствором уксусной кислоты сухой образец служил для сравнения и обеспечивал фильтрацию части электролита из первого образца для передачи нагрузки на его скелет. В качестве уплотнительной среды, передающей квазигидростатические напряжения образцам, использовали фторопласт. Конические поршни ячейки сжимали гидра- [c.156]

В результате испытаний удалось установить интенсивное развитие хемомеханического э екта при всестороннем обжатии образца мрамора, насыщенного раствором кислоты без ингибитора, и показать возможность ингибирования этого эффекта если в присутствии ингибитора (как и в случае сухого образца) отдельные зерна деформировались лишь по отдельным плоскостям, наиболее благоприятным для механического двойникования (рис. 55, а), то без ингибитора (рис. 55, б) двойникование прошло и по плоскостям, в которых деформация была ранее затруднена (поздние двойники). Поздние, двойники, пересекаясь в пределах одного зерна ранее возникшими двойниковыми прослойками, перестают увеличиваться в длину и вследствие совместного действия механо-химического и хемомеханического эффектов начинают расти в ширину, разбивая зерно на более мелкие субзерна. Увеличение обжимающей нагрузки усиливало проявление наблюдаемых эффектов. [c.157]

В более поздних работах А. Вествуд [115] без достаточных на наш взгляд оснований использовал термин хемомеханический эффект для обозначения иного эффекта пластифицирования неметаллических кристаллов под влиянием адсорбции, искажающей электрическое поле в приповерхностном слое полупроводя-щего ионного кристалла и влияющей тем самым на подвижность заряженных дислокаций, что следовало бы отнести к категории электромеханических эффектов. [c.124]

Таким образом, хемомеханический эффект в данном случае проявляется в два этапа химическое растворение поверхности вызывает поток двойникую- I щих дислокаций и рост двойников, а следующее затем механохимическое раство- / рение двойников вызывает поток полных дислокаций. [c.129]

Из уравнения (215) следует, что величина снижения сопро-, тивления пластической деформации в результате хемомеханического эффекта уменьшается с ростом скорости пластической деформации. Такая зависимость понижения прочности качественно подтверждается результатами опытов [120] по облегчению сверления твердых тел в химически активных средах например, монокристаллов Na l в воде, никеля в спиртовых растворах иода, латуни в ртути. [c.132]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...