Поверхностная энергия твердого тела

Для вычисления поверхностной энергии твердых тел классическая теория не дает четкой физической зависимости. Приближенно оценить воз- [c.114]

Переходный поверхностный слой является объектом, обладающим совокупностью фрактальных размерностей в распределении геометрических, энергетических, химических и других свойств. При этом численные значения фрактальных размерностей структур переходного слоя характеризуют степень заполнения веществом слоя трехмерного пространства. Мы выясним, каким образом с помощью концепции переходного поверхностного слоя становится понятной природа поверхностной энергии твердых тел. [c.292]

Однако при сравнении значений поверхностной энергии твердых тел, вычисленных по формуле Стефана, и экспериментально определенных значений О" непременно оказывается, что последние значительно больше. К тому же, экспериментально для твердых тел величину а оценить очень трудно. [c.294]

Аналогичное соотношение для плотности поверхностной энергии твердого тела 2 в бк-модели записывается так [c.57]

Под влиянием адсорбции на поверхности твердых тел наблюдаются эффекты облегчения их пластического течения и понижения прочности, что связано со снижением уровня поверхностной энергии твердого тела и облегчением выхода и разрядки на поверхности дислокаций. [c.58]

В процессе обработки поверхности деталей, а также приработки при трении тонкие поверхностные слои изменяют свою структуру и свойства. Эти изменения отражаются на величине работы выхода электронов как наиболее структурно-чувствительном параметре [47], характеризующем уровень поверхностной энергии твердого тела. А.А. Марковым [48] установлено, что износостойкость выше у тех металлов, которые имеют большую величину поверхностной энергии, а энергетическое состояние поверхностей металлов претерпевает существенное изменение при их работе в узлах трения. [c.106]

Рис. 2. Зависимость поверхностной энергии твердых тел от изменения химического потенциала (Др.).

Образованию граничных пленок в зоне трения способствует поверхностная энергия твердого тела. [c.8]

Рассмотренная классификация не является единственной. Наряду с ней применяется классификация, основанная на сопоставлении удельной свободной поверхностной энергии твердых тел. [c.97]

Глубокие исследования по изнашиванию твердых тел с учетом среды были выполнены П. А. Ребиндером и его учениками [26]. Еще в 30-х гг. П. А. Ребиндер открыл адсорбционный эффект понижения прочности твердых тел благодаря адсорбции поверхностноактивных веществ понижается поверхностная энергия твердого тела, что приводит к облегчению выхода дислокаций. Все это имеет большое значение для познания природы трения и изнашивания металлов. Диспергирование металла при трении может быть усилено или ослаблено поверхностно-активными веществами во много раз. Работы П. А. Ребиндера и его учеников нашли широкий отклик во всем мире у специалистов не только по прочности материалов, но и по обработке материалов, трению и изнашиванию. На базе работ П. А. Ребиндера сформировалась новая наука — физико-химическая механика материалов, охватывающая вопросы физики, химии и механики в части создания и эксплуатации новых материалов. [c.22]

В случае действия поверхностно-активной среды расположение прямолинейного отрезка кривой на участке III обусловлено, по-видимому, только снижением поверхностной энергии твердого тела в этой среде [56] или действием дополнительного расклинивающего напряжения, поскольку в данном случае скорость проникания среды значительно больше скорости продвижения фронта трещины и диффузионные задержки процесса разрушения отсутствуют. [c.132]

Формула (2.52) представляет интерес для механики разрушения, так как поверхностная энергия твердого тела прямо пропорциональна энергии связи U To), которая на основании (2.52) может быть вычислена довольно точно из опытных данных по нагреванию и Испарению твердого тела. [c.46]

Формулы (2.57) позволяют определить теоретическую прочность и поверхностную энергию твердого тела, по-видимому, с наибольшей точностью. , [c.49]

Величина yt близка к теоретиче ским оценкам поверхностной энергии твердого тела (см. гл. II), так как при /Сг пластические деформации в теле отсутствуют. Поэтому yt будем называть истинной поверхностной энергией. [c.257]

Согласно энергетической концепции Г = 2уо, где величина Yp равна сумме удельной необратимой работы деформаций вблизи края трещины (не учитываемых моделью идеальной пластичности) и поверхностной энергии. Идеальная пластичность лучше других моделей сплошной среды описывает свойства твердых материалов- непосредственно перед разрушением, поэтому в данном случае можно считать, что величина уо имеет порядок истинной поверхностной энергии. При этом на основании (5,155) получаем следующую оценку, связывающую эффективную и истинную поверхностные энергии твердого тела [c.277]

Из этого анализа вытекает, что понижения поверхностной энергии твердого тела можно ожидать также в случае полярных молекул среды и твердых тел с преимущественно ионными связями. Оценку этого понижения легко произвести аналогичным методом, если знать энергию соответствующей полярной связи. [c.437]

В настоящее время не существует единой теории кристаллической решетки, поэтому значения поверхностной энергии твердых тел, вычисленные разными авторами, сильно различаются. Наиболее перспективным является термодинамический метод, основанный на анализе [c.59]

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]

Заметного понижения прочности следует ожидать тогда, когда свободная энергия поверхностного взаимодействия будет соизмерима с поверхностной энергией твердого тела. [c.449]

Уменьшение поверхностной энергии твердого тела, приводящее к изменению его механических свойств, может быть достигнуто [c.449]

Хемосорбцией. Поскольку энергия взаимодействия при хемосорбции обычно существенно больше, чем при физической адсорбции, компенсация разрыва связей может быть более эффективной, и свободная поверхностная энергия твердого тела снижается значительно. Хемосорбцией можно объяснить эффективность применения при резании некоторых органических жидкостей (олеиновой кислоты, четыреххлористого углерода), а также органических кислот, спиртов, серо-, хлор-, йод- и фосфорсодержащих соединений, являющихся непременным компонентом СОТС. [c.450]

Поверхностная энергия твердых тел гораздо сложнее, чем поверх-68 [c.68]

Гриффитс предполагал, что величина бГ есть поверхностная энергия твердого тела, имеющая ту же физическую природу, что и для жидкости. Однако впоследствии выяснилось, что затраты энергии при создании новых поверхностей при развитии трещины связаны главным образом с работой пластической деформации объемов материала, расположенных перед фронтом трещины. Если линейные размеры этих объемов малы сравнительно с длиной трещины, то поток упругой энергии по-прежнему можно вычислить, сообразуясь только с упругим решением, а затрату энергии на разрушение относить теперь к работе пластической деформации. В этом состоит концепция квазихрупкого разрушения, изложенная в [231]. Эта концепция позволила перейти от идеального материала в схеме Гриффитса к реальным материалам. Эффективность этой концепции состоит в том, что разрушение реальных конструкций практически всегда происходит по квазихрупкому механизму — макрохрупкий излом содержит значительные остаточные деформации вблизи поверхности разрушения. Таким образом, оказалось возможным распространить теорию разрушения Гриффитса на решение инженерных проблем. Энергия Г обеспечивает существование твердого тела как единого целого, а при образовании новых поверхностей (из начального разреза) принято считать, что энергия Г имеет поверхностную природу и поэтому может быть выражена соотношением [c.328]

Гриффитс предполагал, что величина бГ есть поверхностная энергия твердого тела, имеющая ту же физическую природу, что и для жидкости. Однако впоследствии выяснилось, что затраты энергии при создании новых поверхностей при развитии трещины связаны главным образом с работой пластической деформации объемов материала, расположенных перед фронтом трещины. Если линейные размеры этих объемов малы сравнительно с длиной трещины, то поток упругой энергии по-прежнему можно вычислить, сообразуясь только с упругим решением, а затрату энергии на разрушение относить теперь к работе пластической деформации. В этом состоит концепция квазихрункого разруше- [c.28]

Поверхностная энергия характеризует твердость и прочность твердых тел, оказывает существенное влияние на их механические и триботехнические характеристики. Было предложено много способов определения поверхностной энергии твердых тел, однако точное экспериментальное измерение ее невозможно. Попытка термодинамического вычисления 1говерхност1юй энергии сплавов по энергии смешения дала липп качественные резул1латы. [c.53]

В настоящее время отсутствуют надежные способы определения поверхностной энергии твердых тел (сгт-г). В частности для базисной плоскости пирографита получены резко отличающиеся значения От-г — от 119 до 1800 эрг1см [2, 5, 6]. Описанный метод позволяет определить на абсолютную величину на границе графит — расплав, а разность Стт-г — сгт ж [c.132]

В 20-х годах нашего столетия Гриффит [1], анализируя причину, по которой измеренная прочность стекла оказалась на несколько десятичных порядков нин<е теоретически рассчитанной, предположил, что это различие связано с присутствием в материале небольших трещин или других дефектов и определил условия, необходимые для роста этих дефектов. С помощью простых термодинамических представлений он показал, что трещина не может прорастать нестабильно до тех пор, пока накопленная в теле и освобождающаяся при росте трещины упругая энергия вместе с дополнительной работой, затрачиваемой при разрушении, не станет равной или превысит термодинамическую поверхностную энергию твердого тела (ут), т. е. пока не будет выполнено условие [c.53]

При внешнем адсорбционном эффекте благодаря адсорбированию слоя поверхностно-активных веществ понижается поверхностная энергия твердого тела, что приводит к облегчению выхода дислокаций. [c.65]

Из этой формулы видно, что для данного полимера (у г = = onst) увеличение при os 0 > О приводит к уменьшению 7тж-Следовательно, если считать, что уменьшение характеризует уменьшение поверхностной энергии твердого тела в присутствии жидкости, то, согласно Ребиндеру, должны уменьшаться критическое напряжение при разрушении и долговечность. Но это противоречит экспериментальным данным. Такое же несоответствие наблюдал Стюарт и другие исследователи [57, 58] при оценке растрескивания полиэтилентерефталатных пленок в спиртах и других органических средах. Авторы объяснили это несоответствие превалирующим влиянием набухания. [c.140]

Как мы уже отмечали, Гриффитс предполагал, что величина бГ есть поверхностная энергия твердого тела, имеющая ту же физическую природу, что и для жидкости. Такая трактовка работы разрушения не позволяла учесть некоторые важные детали процесса разрушения. Вот одна из этих деталей. Когда трещина развивается, то в более или менее обширной окрестности ее кончика всегда происходят необратимые, пластические деформации материала. Венгерский ученый Е. О. Ороваи, проводя эксперименты на плитах из малоуглеродистой стали с нанесенными трещинами, отчетливо видел, как происходят такие деформации. Орован заметил, что пластическая деформация сосредоточивается в тонком слое вблизи поверхности трещины. Подобное разрушение было названо квазихрупким. Таким образом, затраты энергии в процессе создания новых поверхностей при развитии трещины связаны главным образом с работой пластической деформации объемов материала, расположенных перед фронтом трещины. [c.89]

Другими словами, чем больше поверхностное натяжение твердого тела (0mo)i равное свободной поверхностной энергии твердого тела (jEmK и чем меньше поверхностное натяжение на границе раздела ПИНС — воздух (сгпо) и металл — ПИНС (сгмп), тем лучше процессы смачивания и растекаемости. [c.70]

В первом приближении хладноломкость X. может быть объяснена соотношением сопротивления отрыву и сопротивления начальной пластич. деформации. В большом диапазоне температур сопротивление отрыву должно оставаться практически постоянным, понижаясь лишь при достаточно высоких темп-рах. По такому закону изменяется и поверхностная энергия твердых тел, с к-рой по своему физич. смыслу связано сопротивление отрыву. В диапазоне темп-р, когда сопротивление отрыву выше сопротивления начальной пластич. деформации, металл находится в пластичном состоянии. Если сопротивление начальной пластич. деформации под влиянием определенных факторов (темп-ра, примеси, схема напряж. состояния, скорость нагружения и др.) станет выше или будет равно сопротивлению отрыва, металл перейдет в хрупкое состояние. При повышении темп-ры сопротивление начальной пластич. деформации понижается в большей степени, чем сопротивление отрыву. Поэтому при повышении темп-ры до опредепсшюго уровня (эта темп-ра часто наз. темп-рой порога хрупкости) X. переходит из хладноломкого в нехладноломкое состояние вне зависимости от схемы напряж. состояния и скорости нагружения. X. может быть получен пластичным и нехладноломким не только при положит., но и отрицат. темп-рах. Для этого необходимо повысить Ян при 20° до 1,0 — [c.417]

Физической адсорбцией. Максимальное снижение поверхностной энергии твердого тела при физической адсорбции не превьппает 10 % от исходного значения. Поэтому адсорбция органических ПАВ может приводить к существенному облегчению разрушения веществ с малой энергией связи в решетке, т.е. молекулярных соединений, некоторых ионных кристаллов, легкоплавких металлов, а также полимеров. [c.450]

Важнейшее из направлений физико-химической механики, получающее эффективное применение при резании преимущественно труднообрабатываемых материалов, — это понижение работы образования новых поверхностей в момент их возникновения в процессах пластической деформации и разрушения твердых тел путем уменьшения поверхностной энергии твердого тела на границе с внешней средой. Если искусственно вводимая в зону обработки внешняя среда обеспечивает относительно слабое уменьшение цоверхностной энергии, то достигается поверхностный пластифицирующий эффект, т. е. облегчение и локализация пластической деформации в тонком поверхностном слое. Это объясняется тем, что поверхностно-активная внешняя среда облегчает выход ка поверхность дислокаций, движение которых и составляет сущность пластической деформации. Если же в зону обработки вводится сильно поверхностно-активная среда, то достигается охрупчивание твердого тела и облегчение процесса его разрушения. [c.45]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...