Образования локальных

размером меньше RK, или критического (на рис. 20, см. RKl, RK,, RKa, RKt), свободная энергия системы возрастает, так как приращение свободной энергии вследствие образования новой поверхности перекрывает ее уменьшение в результате образования зародышей твердого металла, т. е. объемной свободной энергии. Следовательно, зародыш размером меньше RH расти не может и растворится в жидком металле. Если возникает зародыш размером более RK, то он устойчив и способен к росту, так как при увеличении его размеров свободная энергия системы уменьшается.

Следовательно, уменьшение объемной свободной энергии при переходе атомов из жидкого состояния в твердое кристаллическое недостаточно для образования критического зародыша. Она лини на две трети компенсирует энергетические затраты, связанные с об разованием поверхности зародыша.

Превращения при распаде твердого раствора протекают с образованием фаз, имеющих состав, отличный от исходной матричной фазы. Поэтому для гомогенного возникновения зародыша повой фазы критического размера необходимо наличие флуктуации энергии и концентрации. Чем больше степень переохлаждения, тем меньше критический размер зародыша и требуемые для его образования флуктуации энергии и концентрации. Чаще зародыши образуются в дефектных местах кристаллической решетки, на границах зерен, в местах скопления дислокаций, на включениях примесей и т. д. (гетерогенное зарождение). Это объясняется уменьшением работы образования критического зародыша (по сравнению с гомогенным зарождением) и его размеров.

Если определить работу образования зародыша пузырька более приближенно, с использованием теории Я. Б. Зельдовича [20], то для образования критического зародыша легко получить значение

Если размер кристаллика больше критического, то он будет расти. Чем больше перенасыщение, тем меньше работа образования критического зародыша, тем меньше может быть размер критического зародыша и больше вероятность его возникновения. При образовании кристаллика обедненная гидратная оболочка ионов накипеобразователей «выталкивается» на поверхность зародыша. Если работа образования центра кристаллизации на частице нерастворимой примеси меньше, чем работа его самопроизвольного образования, то кристаллизация будет происходить на примесях при меньшем пересыщении рассола, чем в случае самопроизвольной кристаллизации. Существование частиц примесей размером г<гк снижает работу образования

Необходимо обратить внимание на существенное несоответствие между величинами измеренного времени контакта, лежащих в пределах 5—20 мс, и временем, необходимым для образования критического зародыша и его роста, которое на несколько порядков меньше, чем время контакта. Можно предложить качественное объяснение несоответствия этих величин.

Смачивание влияет на степень перегрева и переохлаждения при фазовых переходах (кипении, конденсации, плавлении, кристаллизации и др.). Это связано с тем, что работа гетерогенного образования критического зародыша новой фазы максимальна при полном несмачивании и минимальна при полном смачивании. Например, для взаимного смачивания матрицы и волокна нужно, чтобы их взаимная растворимость и

Анализ выражений (4.1) и (4.2) позволяет сделать вывод, что, изменяя пересыщение системы (увеличивая или снижая давление пара, например варьируя температуру процесса), можно регулировать значение гкр и добиваться нужного размера частиц получаемых порошков. Проводя испарение в нейтральных средах и вводя в пространство испарения посторонние поверхности, можно провоцировать гетерогенное зарод ышеобразование, для которого высота потенциального барьера образования критического зародыша гораздо ниже по сравнению с объемной гомогенной конденсацией. Таким образом, существуют, по крайней мере, два необходимых и достаточных условия получения ультрадисперсных порошков конденсационными методами — большое пересыщение и присутствие в конденсируемом паре молекул нейтрального газа.

где AG* — энергия активации образования критического зародыша; а0 — средний атомный диаметр; Nv — средняя атомная масса; Dn — коэффициент диффузии атомов через поверхность раздела зародыш — жидкость; Dg — коэффициент диффузии через границу кристалл — жидкость; f — вероятность присоединения атомов к внешней поверхности кристалла; АН™ — скрытая теплота плавления; Tr=T[Tm, &Tr=(Tm—T)/Tm.

Можно показать, что работа образования критического зародыша сферической формы равна

На основе данных по кинетике реакции, представленных для нелегированного титана на рис. 10, рассчитано время образования критического количества диборида в готовой ленте при 1000° F

Термодеформационные процессы и превращения в металлах при сварке определяют технологическую прочность металла шва и зоны термического влияния, т. е. стойкость против образования локальных разрушений в процессе изготовления сварного соединения.

Проектная скорость коррозии является усредненной величиной и предполагает протекание равномерной коррозии, что на практике встречается редко, в связи с чем для случая образования локальных коррозионных дефектов требуется разработка новых критериев оценки ресурса конструкций.

3} Растворением границ зерен в результате образования локальных гальванических элементов, в которых карбиды являются анодом или катодом - теория микроэлементов.

Однако следует иметь в виду, что при испытаниях на растяжение подвергаемых электронагреву образцов вследствие возникновения в теле •образца микро- и макротрещин плотность тока перераспределяется, и в результате неизбежного образования локальных перегревов может ускориться разрушение. Однако если все образцы исследуют при одинаковых способах электронагрева, сравнительные экспериментальные данные позволяют получать надежные сведения о влиянии легирования, условий обработки и других факторов на сопротивление деформации.

Механизмы отрицательного или положительного влияния этих элементов на чувствительность сталей к охрупчиванию являются предметом умозрительных построений [20]. Например, предполагается, что отрицательное влияние хрома может быть связано с микроструктурными изменениями [10] либо с возрастанием скорости коррозии [20] (вероятно, из-за образования локальных концентрационных элементов у выделений карбидов хрома). Ниже мы вернемся к этим предположениям.

с процессом при тепловой нагрузке <7паД< (350-^-370) X Х'1'03 Вт/м2 в пылеугольном котле ТПП-210 наблюдается идентичность процесса отложения соединений жесткости. Величина выноса солей жесткости с паром для котлов ТПП-210 и ПК-41 одинакова (рис. 1-7). В то же время интенсивность образования локальных отложений зависит от уровня тепловых нагрузок (рис. 1-8). В области высоких локальных тепловых нагрузок количество отложений соединений жесткости определяется не только величиной средней по сечению потока энтальпии среды, но главным образом величиной энтальпии в пристенной области трубы, зависящей в от температуры металла.

гаются в отрицательную сторону. В работе [ 85] наиболее подробно ос-вещаются различные аспекты трибогальванических явлений. Так, в ней рассматриваются невозможные в рамках классической термодинамики процессы цементации цинка, кобальта, кадмия, никеля, марганца и ла^ туни на меди, марганца и цинка на железе и цинка на золоте. Согласно цитируемой работе трибогальванический эффект является следствием образования локальных микроэлементов в местах механического воз-действия, отличающихся высокой электрохимической активностью. Как показали исследования, потенциал макроэлектрода, подвергаемого механическому воздействию, смещается в отрицательную сторону на величину до 100 мВ. Фактическое смещение потенциала металла в локальных элементах выше, как это следует из самого факта цементации электроотрицательных металлов положительными. При активации цинка путем размалывания его в вибромельнице получили1 сдвиг потенциала цин-ка в отрицательную сторону на 45 мВ.

Образование местных каверн на подине возможно в местах слива металла в результате механического воздействия на блоки. Даже небольшие каверны могут углубляться в результате увеличения плотности тока и образования локальных магнитных полей, приводящих к дополнительной циркуляции металла и возникновению трещин, которые заполняются металлом и ускоряют выход ванны из строя.

Хотя в этих случаях, как было уже сказано, свойства основного металла обычно являются допустимыми, по ряду признаков можно судить, что отпуск сварного соединения был выполнен некачественно. Это проявляется, например, в повышенной твердости шва и зоны термического влияния. Зачастую локальные трещины в теплоустойчивых сталях сопровождаются трещинами в швах, свидетельствующими о некачественной термической обработке. Вероятность появления локальных разрушений сварных соединений возрастает, как правило, с повышением их жесткости, что в свою очередь объясняется более высоким уровнем рабочих изгибающих напряжений. Поэтому, чем толще стенка паропровода, тем, как правило, более вероятно образование трещин в околошовной зоне. В то же время имеются случаи образования локальных трещин даже в таких относительно гибких сварных соединениях, как например, угловые соединения экранных труб с камерами котлов, как это показано на рис. 50, в.

Окислы с Д>1, не растворяющие ионы металла или кислорода, относятся к типу стехиометрических химических соединений; такой окисел относительно плотный. Взаимодействие металла с кислородом при образовании стехиометряческого окисла может идти преимущественно через разрывы в окисной пленке, образующиеся вследствие различия коэффициентов термического расширения окисла и паяемого металла при нагреве и охлаждении или в результате метастабильиости слоя окисла вследствие эпитаксиаль-ного его роста и образования локальных напряжений, приводящих к образованию в нем лор и отслоений.

Условия рассредоточенного образования локальных малоцикловых трещин в материале (локального повреждения) могут быть охарактеризованы через параметры (коэффициенты) неравномерности локального распределения деформаций в различных зонах структурно и механически неоднородного материала, которые определяются экспериментально с использованием методов делительных сеток и рисок.

использованы для оценки условий образования локальных разрушений материала в виде рассредоточенных микротрещин (рис. 5.3) на стадии до образования макроразрушения. При этом отмечается, что коэффициенты неоднородности локальных деформаций по уравнениям (5.9) коррелируют с подобными коэффициентами неоднородности микротвердости на поверхности материала, и последние также могут быть использованы в качестве соответствующих параметров структурной неоднородности при оценке условий локального разрушения [220, 234, 245]. Вместе с этим в структурно неоднородном материале величину критической деформации располагаемой пластичности материала ес, входящей в качестве соответствующего параметра в уравнения (5.9), также можно рассматривать как статистическую величину, что усиливает эффект рассеяния значений и квазистатической ds, и усталостной df составляющих повреждения [234].