Межатомное расстояние

Физическая сущность процесса сварки заключается в образовании прочных связей между атомами или молекулами на соединяемых поверхностях заготовок. Для образования соединений необходимо выполнение следующих условий: освобождение свариваемых поверхностей от загрязнений, оксидов и адсорбированных на них инородных атомов; энергетическая активация поверхностных атомов, облегчающая их взаимодействие друг с другом; сближение свариваемых поверхностей на расстояния, сопоставимые с межатомным расстоянием в свариваемых заготовках.

В рассматриваемой модели область пластических нелинейных эффектов размером d (см. рис.3.37,а) меняется с изменением внешней нагрузки и представляет собой пластически деформированный материал, напряженное и деформированное состояние в котором следует определять из решения упругопластической задачи. По предположению толщина пластической зоны 2v(x) в симметричной задаче достаточно мала для возможности линеаризированной постановки задачи, но в то же время она велика по сравнению с межатомным расстоянием, следовательно, в этой схеме напряжения на поверхности дополнительного разреза отличаются от сил межатомного взаимодействия.

Имея своим истоком идеи древних философов, теория атомного или дискретного строения вещества получила всеобщее признание только в начале 20-го столетия. Это было связано с успехами в области рентгеноскопии, когда для изучения микроструктуры вещества последнее помещалось в пучок рентгеновского излучения и на фотопластинке фиксировалось отображение пучка после прохождения его через слой исследуемого вещества. Диапазон длин волн рентгеновского излучения был сопоставим с межатомным расстоянием, и, при условии абсолютного равенства этих параметров, дифракция у - лучей на отдельных атомах приводила к появлению интерференционной картины. Это было интерпретировано следующим образом: вещество состоит из дискретных элементов (атомов), которые образуют строго упорядоченную пространственную решетку с определенным значением периода решетки, характерного для данного вещества. Подобные исследования были проведены для различных веществ. Практически все «твердые тела» обнаруживают при рентгеновском облучении наличие интерференционной картины, тогда как в газах, жидкостях и стеклах интерференционную картину обнаружить не удавалось. В связи с этим возникло разделение вещества на упорядоченное, или кристаллическое, и неупорядоченное, или аморфное.

нижней границе реализации разрушения отрывом по типу I и определяющая К, =К!"ИН. При и =UqHH продвижение трещины за один цикл по всему фронту сопоставима с межатомным расстоянием.

задачи, по в то же время она велика по сравнению с межатомным расстоянием.

для изучения микроструктуры вещества последнее помещалось в пучок рентгеновского излучения и на фотопластинке фиксировалось отображение пучка после прохождения его через слой исследуемого вещества. Диапазон длин волн рентгеновского излучения был сопоставим с межатомным расстоянием, и, при условии абсолютного равенства этих параметров, дифракция у - лучей на отдельных атомах приводила к появлению интерференционной картины. Это было интерпретировано следующим образом: вещество состоит из дискретных элементов (атомов), которые образуют строго упорядоченную пространственную решетку с определенным значением периода решетки, характерного для данного вещества. Подобные исследования были проведены для различных веществ. Практически все «твердые тела» обнаруживают при рентгеновском облучении наличие интерференционной картины, тогда как в газах, жидкостях и стеклах интерференционную картину обнаружить не удавалось. В связи с этим возникло разделение вещества на упорядоченное, или кристаллическое, и неупорядоченное, или аморфное.

Согласно модели Броека для слияния пор в материале с межатомным расстоянием'порядка 0,3 нм и расстоянием между частицами —

где v — фазовая скорость распространения колебаний в цепочке. Эта частота является характеристикой материала и, как видно . из (4.2), определяется межатомным расстоянием и скоростью распространения колебаний в цепочке (кристалле).

К сожалению, в настоящее время теория радиационного повреждения осколками деления развита недостаточно. Схематично модель радиационного повреждения а-урана осколками деления имеет следующий вид. Для описания пространственного распределения дефектов, образующихся на пути пробега осколками деления (или первично выбитого атома решетки, обладающего достаточно высокой начальной энергией), Бринкманом [31] было введено понятие пика смещения. Бринкман делит траекторию быстрой частицы на две части: на первом, высокоэнергетичном участке, остаются только точечные дефекты, тогда как на втором точечные дефекты уже не могут образовываться. С уменьшением скорости тяжелой частицы длина пробега между последующими столкновениями резко сокращается и становится сравнимой с межатомным расстоянием, вследствие чего создаются условия для быстрой передачи остатка кинетической энергии атомам среды. В этой области соударения перестают быть независимыми, они образуют пик или зону смещения.

КРИСТАЛЛЫ (валентные (атомные) содержат в узлах кристаллической решетки нейтральные атомы (С, Ge, Те и др.), между которыми осуществляется гомеополярная связь, обусловленная квантово-механическим взаимодействием; глобулярные представляют собой частный случай молекулярных кристаллов и имеют вид клубка полимеров; жидкие обладают свойствами как жидкости (текучестью), так и твердого кристалла (анизотропией свойств) внутри малых объемов; идеальные не имеют дефектов структуры; ионные обладают гетерополярной связью между правильно чередующимися в узлах кристаллической решетки положительными и отрицательными ионами; квантовые характеризуются большой амплитудой нулевых колебаний атомов, сравнимой с межатомным расстоянием; металлические образуются благодаря специфической химической связи, возникающей между ионами кристаллической решетки и электронным газом (Си, А1 и др.); молекулярные (Аг, СН4, парафин и др.) формируются силами Ван-дер-Вальса, главным образом дисперсионными; нитевидные вытянуты в одном направлении во много раз больше, чем в остальных; оптические [активные поворачивают плоскость поляризации света вокруг падающего линейно поляризованного луча; анизотропные {обладают двойным лучепреломлением, состоящим в том, что луч света, падающий на поверхность кристалла, раздваивается в нем на два преломленных луча; двуосные имеют две оптические оси, вдоль которых свет не испытывает двойного лучепреломления; одноосные (имеющие одну оптическую ось; отрицательные, в которых скорость обыкновенного светового луча меньше, чем скорость распространения необыкновенного луча; положительные, в которых скорость распространения обыкновенного светового луча больше, чем скорость распространения необыкновенного луча))]}; КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ— образование кристаллов из паров, растворов, расплавов веществ, находящихся в твердом состоянии; в процессе электролиза и при химических реакциях

ароматическая с межатомным расстоянием, равным 1,42 А. Два бензольных кольца лежат в одной плоскости и имеют обычный симметричный :вид. Связывающие оба кольца атомы углерода находят-

а — межатомное расстояние в направлении скольжения (АА на рис. 43);

исходит перемещение дислокаций, производящих деформацию и работу. Таким образом, дислокации обладают определенной силой и мощностью. Сила дислокации пропорциональна приложенному напряжению к вектору Бюргерса (межатомное расстояние а). Для перемещения единичной дислокации в идеальном кристалле требуется следующее (минимальное) напряжение сдвига тс:

Источниками дислокаций (до деформации) являются; сегрегация примесей; напряжение и дислокационные центры кристаллизации; срастание различно ориентированных зерен и субзерен; межзеренное общение и др. В отоженном металле число дислокаций достигает 105/см2. Пластическая деформация способствует увеличению плотности дислокаций на 5-6 порядков, движению дислокаций и их групп, включая границы зерен. В результате они приобретают сложную форму, увеличивается их длина, общая энергия и сопротивление скольжению. Выход дислокации на поверхность кристалла приводит к сдвигу на одно межатомное расстояние. Следовательно, суммарный сдвиг при начальной плотности дислокаций No = 105/см2 составит: At = 10s- 105- Ю-8 = Ю-3, что соот-

где i и г0 - длина трещин и межатомное расстояние. Следовательно, условие неустойчивости тела с трещиной будет иметь вид ;

Таким образом, анализ неустойчивости трещины в хрупком теле на основе силового и энергетического критерия дает один и тот же результат, поскольку величина у считается постоянной материала при заданных условиях (среда, температура и др.). Приближенно у = 0,01Ег0 (г0 - межатомное расстояние). Из уравнения Гриффитса следует, что

Наиболее простой и наглядный способ образования дислокаций в кристалле — сдвиг (рис. 9, а). Если верхнюю часть кристалла сдвинуть относительно нижней на одно межатомное расстояние, причем зафиксировать положение, когда сдвиг охватил не всю плоскость скольжения, а только часть ее ABCD, то граница АВ между участком, где скольжение уже произошло, и участком в плоскости скольжения, в котором скольжение еще не произошло, и будет дислокация (рис. 9, а).

Вокруг дислокаций возникают поля напряжений и образуются площадки облегченного скольжения. Достаточно сравнительно небольшого складывающего напряжения, чтобы вызвать на таком участке сдвиг кристаллических плоскостей на одно межатомное расстояние. Этот сдвиг сопровождается соответственным перемещением площадки облегченного скольжения по направлению или против направления действия силы. На новом месте расположения площадки, в свою очередь, происходит сдвиг на одно межатомное расстояние, сопровождаемый новым смещением площадки скольжения.

Таким образом, площадка скольжения, последовательно перемещаясь вдоль направления действия силы, вызывает сдвиг всей кристаллической плоскости на одно межатомное расстояние. Если сила продолжает действовать, то явление многократно повторяется, происходит макросдвиг кристаллических плоскостей. Очевидно, что такой последовательный сдвиг, требующий только местного разрыва атомных связей, происходит под действием силы, во много раз меньшей силы, необходимой Для одновременного сдвига сразу всей кристаллической плоскости.

В кристаллографии для описания кристаллических структур в качестве характеристик используют взаимное расположение вершин, ребер, граней, межатомное расстояние и др. Известный русский кристаллограф Е.С. Федоров в 1890 г. на основе изучения структуры веществ, как самостоятельного объекта, установил, что, независимо от химического состава вещества, существует вполне определенный набор групп кристаллический структур, названных группами Федорова. Полное их описание получило название закона Федорова, выделившего 230 групп.

где Х,в - наименьшая длина цуга акустического излучения; <а> - среднее межатомное расстояние. Дискретные значения Вх равны 2,1, 2,6 и 3,1.

где d - межатомное расстояние; у - поверхностная энергия, определенная для металла в жидком состоянии.