Адсорбированные пленки на твердых телах

АДСОРБИРОВАННЫЕ ПЛЕНКИ НА ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ [c.21]

Механика контакта. Состояние поверхности, характеризующееся рельефом, вызванным несовершенствами внутреннего строения твердых тел и наличием адсорбированных пленок на поверхности, может возникать только в особых условиях лабораторных опытов. В реальных условиях технологической обработки и при нагружении трением в эксплуатации состояние поверхности и строение поверхностных слоев намного сложнее. Это обусловлено влиянием третьего фактора — механикой контакта. [c.39]

Хотя для освещения природы пленок, адсорбированных твердыми телами, было проведено сравнительно мало работ, однако можно сказать, что природа их приблизительно та же, что и на жидкостях, т. е. если это жидкие углеводороды, то они образуют пленки (слои) на твердых телах, причем наиболее активная часть молекул оказывается связанной с твердой поверхностью химической связью. [c.21]

Многие жидкости и пластичные тела образуют, без сомнения, адсорбированные пленки на поверхности твердых тел, с которыми они химически связываются. При этом наиболее активная часть молекул этих веществ присоединена к твердому телу, а менее [c.85]

Процессы трения рассматривают на моделях, позволяющих оценить молекулярное взаимодействие материалов контактирующих тел с учетом влияния внешней среды (оксиды, пленка, смазка). Первоначально разработанные теории механического сцепления, молекулярного притяжения, сваривания, среза и пропахивания получили значительное развитие в молекулярно-механической теории трения, нашедшей наиболее широкое распространение. Согласно этой теории процесс трения происходит не только на границе раздела твердых тел, но и в некотором объеме поверхностных слоев, физико-механические свойства которых отличаются от свойств материалов в объеме тел. Это связано с деформированием поверхностных слоев, с изменением температуры, с образованием слоев адсорбированных паров влаги или газов, с образованием пленок оксидов, атомов или молекул окружающей среды и т. п. [c.228]

Равным образом не устанавливается равновесие и при абсолютно не смачивающих твердое тело жидкостях, т. е. при 0 = 180° С. В этом случае на поверхности твердого тела образуется тонкая пленка адсорбированного газа. [c.147]

Благодаря явлению адсорбции происходит образование тончайших пленок газов, паров и масел с ориентированными слоями молекул (рис. 18). Молекулы веществ, адсорбированных на поверхности твердого тела, присоединяются к металлу своим активным концом. - [c.79]

В зависимости от строения молекул они могут иметь различную ориентацию у поверхности (не обязательно быть нормально расположенными к поверхности) [7]. Эти явления оказывают воздействие на поведение твердых тел. Так поверхностно-активная среда влияет на процессы разрушения и деформации твердых тел. Адсорбционные пленки приводят к эффекту пластификации, т. е. облегчают пластическое течение в зернах, расположенных в поверхностном слое, так как адсорбированный слой понижает поверхностное натяжение металла. [c.79]

Фрикционный контакт характеризуется наличием между твердыми телами третьего тела , состоящего из пленки (смазки, окисла, адсорбированных паров воды) и деградированного материала основы [6,9], свойства которого существенно отличаются от объемных. В настоящее время все, что касается поверхности, носит скорее качественный, чем количественный характер. Это является одной из причин невозможности создания точных аналитических методов оценки износостойкости материалов. Поэтому особую важность приобретает количественный анализ структурных изменений, происходящих непосредственно на фрикционном контакте. [c.106]

На поверхности твердого тела всегда имеется тонкая адсорбированная пленка различных веществ, которая уменьшает коэффициент трения за счет погашения сил молекулярного взаимодействия. Кроме этого, граничное трение зависит от других факторов, определяющихся структурным состоянием, критической температурой деструкции пленок и т. д. [c.6]

На чистой металлической поверхности адсорбционные процессы протекают очень быстро. Прежде всего адсорбируется кислород воздуха. Под действием сил притяжения металлической поверхности молекулы кислорода диссоциируют на атомы, которые, растекаясь по поверхности металла, химически с ним взаимодействуют, образуя пленку окислов. На этой пленке продолжают адсорбироваться из окружающей среды молекулы кислорода и органических веществ. Особенно прочно на поверхности металлов удерживаются частицы поверхностно-активных органических веществ. По данным В. В. Дерягина, адсорбированный слой достигает толщины 0,1 мкм. Адсорбированные молекулы ориентированы в некотором порядке, аналогичном кристаллической решетке твердого тела. Механические свойства адсорбированного слоя приближаются к свойствам твердого тела. Граничные смазочные слои обладают способностью повышать сопротивление давлению (упругость). При больших давлениях у относительно мягких твердых тел пластическое течение начинается одновременно или даже ранее граничных слоев, их покрывающих, т. е. граничный слой не выжимается даже при высоких давлениях. По данным акд. П. А. Ребиндера, износ поверхности происходит и при наличии масляной пленки между трущимися поверхностями. Даже при больших контактных напряжениях пленки не разрушаются, и, несмотря на то, что поверхностные слои металла покрыты пленкой, они все же упруго и пластически деформируются. Не разрушаясь при механичес- [c.191]

На чистой металлической поверхности адсорбционные процессы протекают чрезвычайно быстро. Прежде всего адсорбируется кислород воздуха. Под действием сил притяжения металлической поверхности молекулы кислорода диссоциируют на атомы, которые, растекаясь по поверхности металла, химически с ним взаимодействуют, образуя пленку окислов. На этой пленке продолжают адсорбироваться из окружающей среды молекулы кислорода и органических веществ. Особенно прочно на поверхности металлов удерживаются частицы поверхностно активных органических веществ. По данным В. В. Дерягина адсорбированный слой достигает толщины 0,1 мк. Адсорбированные молекулы ориентированы в некотором порядке, аналогичном кристаллической решетке твердого тела. Механические свойства адсорбированного слоя приближаются к свойствам твердого тела. [c.278]

Рис. 5-8. Равновесная адсорбированная пленка воды на поверхности твердого тела и впитывание воды капилляром (а) и анизотропия поверхностного натяжения (б) в зависимости, от высоты h и относительного давления (относительной влажности) а = ] (Я/ — п ) dn п — расстояние вдоль нормали к поверхности.

Условия равновесия определяют толщину пленки. При равновесии внешние молекулы пленки должны иметь тот же химический потенциал, что и молекулы пара и поверхностные молекулы жидкости. Адсорбированный слой утолщается до тех пор, пока на внешние молекулы не перестанут действовать силы притяжения твердого тела. Следовательно, натяжение внешней части пленки должно быть равно натяжению поверхности раздела жидкость —пар, а натяжение [c.302]

В движущейся пленке часть молекул адсорбированного слоя, находящегося под действием молекулярных сил поверхности твердого тела, увлекается потоком жидкости, на что затрачивается механическая энергия. Таким образом, в отличие от классической теории пограничного слоя на гидродинамические характеристики потока в пристеночном слое влияют физические свойства твердого тела и прежде всего его смачиваемость. От этих свойств зависит, в частности, и толщина ламинарного подслоя пленки при ее турбулентном движении. [c.280]

В первых исследованиях фрикционного взаимодействия твердых тел контакт последних рассматривался либо как чисто механический, либо как чисто физический. Смазочный материал рассматривался с позиций механики сплошной среды как вязкое тело, способное при определенных условиях полностью разделять контактирующие поверхности, перенося процесс трения в объем среды. Впоследствии были сделаны попытки учесть специфику трения как явления, протекающего на поверхности, в поверхностных слоях твердых тел, резко отличающихся по свойствам от объема данных тел. Кроме того, расширение объема знаний в области физики, химии и механики поверхности привело к пониманию сложности структуры поверхностного слоя, состоящего из дефектного слоя материала твердого тела, образовавшегося в процессе его обработки, пленок окислов, хемосорбированных и адсорбированных слоев из окружающей среды. [c.28]

Рис. 5-4. Равновесная адсорбированная пленка воды на поверхности твердого тела и впитывание воды капилляром (а) и анизотропия поверхностного натяжения (б) в зависимости от высоты Л и относительного давления (относительной влажности)

Глинистые грунты обладают свойствами, приближающими их к твердым телам, однако ввиду коллоидного состояния в глинах происходит ряд явлений, связанных с ожижением и затвердеванием адсорбированных водяных пленок. В результате увеличения давления зерна глины получают более плотную упаковку при каждом приложении нагрузки. Большое влияние на состояние глин оказывают капиллярные явления. Даже при низком положении уровня грунтовой воды поры глины заполняются водой, вследствие чего действует подъемная сила воды. [c.13]

В этом смысле указывается метод приработки, использующий сернистые масла [7]. Так, с целью ускорения приработки судовых двигателей предложено использование масла с содержанием 1,3. ..1,5% серы. При осуществлении приработки этим маслом, время приработки уменьшилось в 6... 10 раз, с одновременным увеличением межремонтного периода, так как последующий износ двигателя уменьшился в 1,5... 2 раза против приработки с обычным маслом. Метод утвержден и внедрен в производство. Другие исследователи изучили возможности использования активизированных масел в качестве масел для приработки и предохранения [8]. Свойство некоторых органических соединений, как жирные кислоты, глицерины, макромолекулярные спирты, образовывать на поверхности твердых тел прочные адсорбированные пленки, улучшает качество смазок и позволяет использовать их в качестве предохранительной смазки (избегает заедания местным коррозионным износом) и смазки для приработки (ускоряет процессы износа в этот период, намного уменьшая время, за которое происходит эта операция). [c.398]

При полужидкостном трении весьма важно удержание тончайшей масляной пленки на поверхности трения. Для обеспечения устойчивой смазки необходимо иметь не только должную вязкость масла, но и хорошую маслянистость. Свойство маслянистости характеризует взаимодействие между твердым телом (деталью) и смазывающей жидкостью (маслом). Под маслянистостью понимается способность масла держать на поверхности трения прочные, химически устойчивые адсорбированные пленки масла. Немаловажную роль при этом играет качество поверхности деталей. Чем чище обработана поверхность, тем она лучше держит адсорбированные пленки. [c.28]

Таким образом, чтобы получить прочное соединение твердых тел, нужно обеспечить взаимодействие их поверхностных атомов. Для этого последние необходимо сблизить настолько, чтобы между ними могли возникнуть межатомные связи, т. е. на расстояния порядка атомных радиусов. В жидкостях такое сближение достигается сравнительно легко за счет подвижности частиц, но для твердых тел возникают значительные трудности. Их поверхности даже при самой тщательной обработке имеют неровности — выступы и впадины, размеры которых по сравнению с размерами атома огромны. При наложении поверхностей двух тел фактическое соприкосновение произойдет лишь в отдельных физических точках. Возможность сцепления атомов соприкасающихся поверхностей затрудняется тем, что в обычных условиях они всегда покрыты пленками оксидов, адсорбированных газов, всевозможных загрязнений. Эти пленки как броней защищают поверхность металла от соприкосновения. [c.4]

Но не жировые и окисные пленки являются главным препятствием к образованию соединения. Основной причиной, мешающей схватыванию поверхностей, служит возникновение на них слоя адсорбированных газовых молекул. Более удаленные от поверхности молекулы или атомы газа слабо связаны с металлом и сравнительно легко удаляются. Самый нижний мономолекулярный слой газовых молекул, лежащий непосредственно на поверхности металла, связан с ним чрезвычайно прочно. Количество адсорбированных газовых молекул примерно соответствует числу поверхностных атомов металла, плотность вещества в мономолекулярном слое близка к плотности твердого тела. Давление, с помощью которого можно получить такую же плотность газообразного вещества, составляет сотни, а иногда и тысячи атмосфер. [c.50]

Кроме того, поверхность твердых тел никогда не бывает чистой. Свежесколотая поверхность кристалла обладает столь высокой активностью, что практически мгновенно покрывается молекулами окружающей среды, образующими на ней адсорбированные пленки. На металлах и полупроводниках прежде всего образуются окисные пленки, толщина которых может меняться от мономолекулярного слоя, как это имеет место для благородных металлов (Ag, Au, Pt), до десятков-сотен нанометров. Помимо окисных пленок, поверхность может захватывать достаточно толстые слои воды, жира и других веществ из окружающей среды. Прочность закрепления адсорбированных слоев, особенно окисных пленок, весьма высокая, и удаление их с поверхности представляет большие трудности. [c.78]

Многие масла, которые адсорбируются на поверхности твердых тел, также расплываются на поверхности воды, ртути и т. п. и заметно изменяют свойства поверхности. В последние годы явления, происходящ ие на поверхности, были основательно изучены в результате оказалось возможным использовать многие данные, полученные при исследовании жидких пленок, для изучения состояния адсорбированных пленок как на твердых телах, так и на жидкостях. [c.15]

Атомы, расположенные на поверхности, с внешней стороны имеют свободные связи, и поэтому соприкосновение ювенильной металлической поверхности с окружающей средой при атмосферном давлении приводит к мгновенному образованию на ней мономолекулярного слоя. Физическое состояние поверхности трения твердого тела характеризуется наличием определенного состава поверхностных пленок и особенностями структуры поверхностных слоев. В реальных условиях на воздухе все микровыступы и микротрещины почти м1новенно, от сотых до тысячных долей секунды, покрываются оксидн1,1ми пленками а слоями адсорбированных молекул газов, воды и жирных веп еств. Обычно над ювенильной поверхностью находятся слои оксидов, прочно связанн ,1е с металлом. Эти пленки влияют как на деформационное упрочнение, так и на хрупкое разрушение, причем по-разному при различных температурах и степнях деформации, что часто не учитывается современными теориями. Совершенно очевидно влияние этих пленок на [c.58]

В микросхемах, изготавливаемых по тонко- и толстопленочной технологии, используются также навесные бескорпусные и корпусные активные элементы диоды, триоды, диодные сборки, схемы памяти и т. п,, а также малогабаритные керамические конденсаторы, светодиоды и т. д. Подобные схемы получили название микросборок. Применение активных навесных элементов обусловливается конструктивными, технологическими и эксплуатационными требованиями, а также значительными технологическими трудностями в получении стабильных пленочных активных элементов методами тонкопленочной технологии. Это объясняется тем, что при вакуумном или химическом осаждении получаются, как правило, поликрнсталли-ческие пленки с очень развитой поверхностью, способствующей различным обменным реакциям с окружающей средой и миграции адсорбированных атомов. Скорость перемещения атомов по поверхности и по межкристаллическим прослойкам на несколько порядков выше, чем в объеме твердого тела. В результате, пленочные активные элементы, изготовляемые по тонкопленочной технологии на аморфных или поликристаллических подложках, имеют принципиально низкую надежность и не представляют практического интереса, так как их применение не только не приводит к улучшению конструктивных, эксплуатационных или экономических характеристик тонко-и толстопленочных микросхем, но и значительно их ухудшает. [c.412]

Такой перенос наблюдается, по мнению этих авторов, в том случае, когда прочность адгезионной связи на поверхности контакта твердых тел оказывалась выше когезионной прочности одного из контактирующих материалов. Модель Боудена и Тейбора подверглась серьезной критике по ряду причин. Во-первых, использование ее расчетов приводило к явному завышению данных по фрикционным характеристикам, наблюдаемым в экспериментах. Во-вторых, в результате физико-химических исследований установлено, что поверхность реального металла покрыта прочными адсорбированными и хемосорбированными пленками, разрушение которых маловероятно на пятнах касания, несущих нагрузку, вплоть до ее значений, приводящих к схватыванию поверхностей. Поэтому данная модель изнашивания в ее первоначальной трактовке могла быть использована в основном в таких случаях, как трение в инертной атмосфере или в вакууме, а также при трении таких резко отличающихся по свойствам материалов, как металлы и полимеры. [c.36]

Имеется несколько объяснений увеличения поверхностной проводимости в присутствии пленки влаги а) адсорбированная вода диссоциирует (47] б) гидратируются адсорбированные на поверхности ионы [48] в) поверхность твердого тела гидролизуется 49]i г) щелочные ионы диффундируют из поверхностного слоя адсорбента в пленку влаги (в случае стекла) [50] д) сильная протонизация координационносвязанных молекул воды, которая способствует интенсивному протонному обмену внутри роя при наличии водородных связей [21, 51] и др. Многие наблюдения подтверждают диссоциацию физически и химически сорбированной воды [52, 53]. [c.158]

Приведенные определения тренпя по кинематическим признакам характеризуют трение идеальных тел в реальных условиях одни вид трения может сопровождаться другим. Внешнее трение твердых тел характеризуется процессами, происходящими в весьма тонком иоверхностном слое. Поверхностный слой твердого тела обычно покрыт тонкой пленкой окислов, на которой осаждается адсорбированная влага, грязь. Поэтому в зависимости от характера поверхностного слоя различают сухое трение — когда поверхности трунщхся тел покрыты твердыми пленками [c.7]

Роль поверхностных пленок. На поверхности твердого тела всегда имеется тонкая пленка из различных посторонних веществ, адсорбированных из воздуха. Обычно это моно- или по-лимолекулярная пленка, образованная молекулами кислорода, воды или каких-либо содержащихся в воздухе примесей. Образующаяся на поверхности трения пленка уменьшает коэффициент трения из-за погашения сил молекулярного взаимодействия. Большой интерес представляют пленки, образованные смазывающими веществами. Рентгеновские исследования и метод электронной дифракции позволили установить картину взаимодействия молекул смазываемого и смазывающего веществ. Особенно хорошо наблюдается это явление в случае присутствия в смазке высших жирных кислот. Цепи жирных кислот своимп активными концами присоединяются к кристаллической решетке, образуя на поверхности подобие ворса. Это распространяется только на два-три слоя молекул. Дальше сила притяжения становится настолько незначительной, что частицы смазки имеют возможность свободно скользить по поверхности ворса. Обычно механизм действия слоев смазки отождествляется с перемещением сложенных в стопу листов бумаги, легко скользящих один относительно другого. [c.25]

Состав и структура этих кристаллов отличаются от соседних слоев металла. Поверхность же раздела между металлом и окислом, как правило, очень извилистая. Таким образом, в обычных условиях поверхность металлов и сплавов покрыта не только слоем окисных или гидроокисных пленок, но и молекулами веществ различной природы, адсорбированных на ней. Какие же силы адсорбируют на поверхности твердого тела, в частности металла, пленки веществ различной природы Физическая природа силового поля твердой поверхности предопределяется- в конечном счете электрическими и магнитными микрополями, действующими вблизи поверхности. Эти электрические и магнитные микрополя возникают в результате воздействия факторов, таких, как силы связи в различных веществах и микрофигурация поля вблизи каждого данного участка поверхности, определяющаяся кристаллическим-строением поверхности, наличием микрообластей спонтанного намагничивания и др. [c.34]

Условия равновесия определяют толщину пленки. При равновесии внешние молекулы пленки должны иметь тот же химический потенциал, что и молекулы пара и поверхностные молекулы жидкости. Адсорбированный слой утолщается до тех пор, пока на внешние молекулы не перестанут действовать силы притяжения твердого тела. Следовательно, натяжение внешней части пленки должно быть равно натяжению поверхности раздела жидкость — пар, а натяжение нижней части пленки — натяжению поверхности раздела твердое тело — жидкость. Такие пленки Харкинс называет двойными пленками. [c.349]

Влияние физико-механических свойств твердых тел на их сопротивление изнашиванию в более чистом виде может проявиться при трении этих тел об абразивную поверхность. В этом случае влияние адсорбированных пленок почти исключено, так как при трении металла по абразиву, даже при ничтожно малых нагрузках, зерна абразива при своем внедрении и перемещении обнажают все новые и новые поверхности металла. В процессе трения металла об абразивную поверхность силы адгезии не играют существенной роли, а следовательно, отсутствует осложняющее влияние сопряженных тел. Наконец, в условиях абразив-1ЮГ0 изнашивания происходит активное разрушение поверхностей, при котором прочностные свойства металлов и сплавов должны проявляться наилучшим образом. [c.231]

Свойства пленки, образованной смазывающим веществом на поверхности твердого тела, зависят частью от химических свойств твердого тела, частью от химических свойств смазки. В результате трение твердого тела и адсорбированной пм пленки является составным. Если назвать способность скольжения, зависящую от природы самого твердого тела, скользкостью (im tiioHsness) а смазывающую способность адсорбированных пленок — маслянистостью (oiliness), то можно сказать, что эффект полезного действия подшипника будет зависеть частью от скользкости твердых тел, а частью от маслянистости смазки. [c.9]

Исследования Лангмюира и Харкинса- совершенно ясно показали, что молекулы жидкости ведут себя не как сферы, а как кольца, цепи и т. д., которые имеют одно (или более) ненасыщенное химическое сродство (поле излучения) различной си.лы. Это поле излучения находится на концах или в других частях цепей, в л глах колец и пр. Таким образом, когда молекулы какой-либо жидкости приводятся в соприкосновение с водой, то растворение их зависит от того, что сильнее притяжение ли молекул друг к другу или же притяжение водой ориентация же молекул на поверхности воды зависит от того, какая часть молекул имеет наибольшее сродство с водою. Поэтому нельзя утверждать, что адсорбированная пленка ведет себя по отношению к твердому или жидкому телу, на котором она находится, только так, как это должно было бы следовать из их относительных поверхностных натяжений. [c.15]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...