Образование поверхностных

Учитывая изложенное, можно отметить, что переход из одного состояния в другое, например из жидкого в твердое, возможен тогда, когда твердое состояние более устойчиво, имеет более низкое значение свободной энергии. Но сам переход из одного состояни в другое требует затраты энергии на образование поверхности раздела жидкость — кристалл.

Превращение произойдет тогда, когда выигрыш в энергии от перехода в более устойчивое состояние будет больше потери энергии, идущей на образование поверхности раздела.

Каждый член, стоящий в правой части уравнения (6.38), определяет количество теплоты, вынесенное в основной объем жидкости в единицу времени с единицы площади теплоотдающей поверхности соответственно: за счет турбулентного обмена, в форме избыточной энтальпии перегретой жидкости, выталкиваемой из пристенной области паровыми пузырями, а также в форме работы, затраченной на образование поверхности раздела фаз. В этом уравнении if и W[ — температура и скорость жидкости на границе между ламинарным слоем и турбулентным ядром потока соответственно; t и w — средние температура и скорость в ядре потока; Уш — объем жидкости, захватываемый одним паровым пузырем при отрыве от поверхности нагрева; А и F — соответственно площади поперечного сечения и поверхности трубы; С — константа.

?1/У — р", то получим переменную, обратную числу Кя, т. е. 1/Ка. Число G/(dop"r) является мерой отношения работы, затраченной на образование поверхности раздела фаз (или свободной энергии поверхностного слоя)., к теплоте, необходимой для испарения жидкости в количестве, соответствующем массе пара, заключенной в объеме, ограниченном созданной поверхностью [181]. Следовательно, и число Кя характеризует соотношение между теплотой испарения и свободной энергией поверхностного слоя.

В зоне III развитие разрушения в полотне диска характеризуется внутризеренным смешанным разрушением в результате скольжения и вязкого статического разрушения (см. рис. 10.7г). Наблюдаемый характер формирования вырожденных ямок свидетельствует о низкой работе разрушения статического проскальзывания. Первоначальное внутризеренное интенсивное скольжение практически полностью разупрочняет объем зерна, в результате чего в момент формирования свободной поверхности процесс порообразования ограничен потерей прочности и декогезией в плоскостях скольжения. Образование поверхности излома происходит преимущественно путем вскрытия или отсоединения объемов материала по зонам декоге-зии с одновременным низкопластичным разрушением материала по локальным зонам с сохранившейся когезивной прочностью путем формирования в них вырожденного ямочного рельефа. Такая ситуация отражает процесс разрушения, когда выдержка материала под нагрузкой сопровождается порообразованием (внутризеренно) и коалесцен-цией пор (рис. 10.8). За полет, длящийся десятки минут, продвижение трещины может быть реали-

Механическое образование поверхности независимо от производственного назначения деталей машин характеризуется определенными структурными схемами, каждая из которых представляет собой исходную комбинацию движений. Кинематические схемы станков состоят из кинематических цепей, предназначенных для получения определенных движений. Число и комбинация кинематических цепей зависят от структурной схемы образования кинематической поверхности. Рис- 5- Синтетическое пред-

Шлифовальные станки Образование поверхности тороидальным движением круга 4>

Самопроизвольное возникновение центров кристаллизации в толще пересыщенного рассола граничного слоя возможно благодаря присутствию в жидкости гетерофазных флуктуации — небольших участков, имеющих такое же расположение молекул, как и в кристалле. При возникновении кристаллика в перенасыщенном рассоле граничного слоя затрачивается энергия на образование поверхности раздела. Если кристаллик меньше некоторого критического размера, эта поверхностная энергия превысит выигрыш в энергии, связанный с переходом в более устойчивое состояние, и энергетически более выгодным будет разрушение кристаллика.

случае образование поверхности и разрыв вдоль нее межатомных

При образовании зародыша новой фазы в общем случае надо учитывать три фактора: изменение объемной (или химической) свободной энергии AFV — она уменьшается, чем и определяется возможность процесса; изменение поверхностной энергии AFS— она увеличивается вследствие затрат на образование поверхности раздела между зародышем новой фазы и материнской (значение этого фактора по сравнению с объемным тем большее, чем меньше размер зародыша); изменение упругой энергии АРЕ — поскольку превращения могут сопровождаться изменениями удельного объема, возникновение упругих искажений вокруг зародыша потребует дополнительных усилий для реализации про-

Учитывая изложенное, можно отметить, что переход из одного состояния в другое, например из жидкого в твердое, возможен тогда, когда твердое состояние более устойчиво, имеет более низкое значение свободной энергии. Но сам переход из одного состояни в другое требует затраты энергии на образование поверхности раздела жидкость — кристалл.

3) В гидродинамике - дополнит, часть сопротивления движению тела вблизи свободной поверхности жидкости или поверхности раздела двух жидкостей, вызванная затратами энергии на образование поверхностных волн.

нанесении покрытий методом конденсации ионной бомбардировкой. Формирование и рост покрытий в данном случае происходят из расположенных на подложке центров кристаллизации. Образование поверхностных слоев идет по кристаллографическим плоскостям растущих зерен. Отличительной особенностью таких покрытий является дендритная или поликристаллическая структура. Нитридные слои состоят из вытянутых в направлении к поверхности столбчатых зерен. На рис. 6.12 [91] показана поверхностная структура нитридотитанового покрытия, нанесенного на матрицу из быстрорежущей стали Р6М5.

Использование тонкослойных покрытий при комплексной обработке связано с тем, что образование поверхностных слоев в процессе напыления сопровождается формированием остаточных напряжений. Это неблагоприятно сказывается на прочностных свойствах износостойкого комплекса в условиях циклического нагружения. В случае комплексной ионно-вакуумной модификации с использованием тонкослойных покрытий успешно решается проблема переходного слоя за счет процессов перемешивания, инициируемых воздействием мощного ионного пучка. Кроме того, улучшение адгезии между покрытием стандартной толщины и основой достигается путем предварительного облучения сильноточным электронным пучком на определенных режимах.

Принцип работы вакуумно-плазмснной установки поясняется схемой, представленной на рис. 8.9. Поток ионов металла формируется из плазмы электродугового разряда с холодным катодом. К катоду прикладывается отрицательный потенциал. Под действием приложенного напряжения ускоренный плазменный поток направляется на подложку, где происходят физико-химические процессы конденсации ионов и нейтральных атомов и образование поверхностных слоев. При напылении осуществляется подача газа в вакуумную камеру, что приводит к плазмохимическим реакциям с получением нитридных, карбидных, кар-бонитридных покрытий, а также покрытий на основе других соединений. Выбор реагента газовой среды определяется задачей получения покрытия требуемого состава. Некоторые характеристики соединений, используемых в качестве напыляемых покрытий, приведены в табл. 8.1.

Хотя плавление второй фазы при температурах 1273—1573 К вызывает разрушение многих усов, как обсуждалось в разд. П,А,2, следует подчеркнуть, что значительная доля усов фирмы СТН (~30%) не повреждается в результате этого процесса. Однако в этих усах после отжига при 1273 К обнаружено локальное образование поверхностных питтингов; этот процесс наиболее выражен после термообработки при 1673—1773 К, когда питтинги имеют форму больших полусферических углублений. Многие из этих питтингов находятся около частиц второй фазы, но некоторые образуются в беспримесных областях. Наблюдаемая в экспериментах локальность распределения питтингов и их четкая радиальная форма не соответствуют той кристаллографической огранке, которая была теоретически предсказана Николсом и Маллинсом [13] на основе модели поверхностной капиллярной диффузии. Следовательно, маловероятно, чтобы самодиффузия А1аО3 сама по себе приводила к образованию питтингов. Эти результаты согласуются с данными Стапли и Биверса [17], по наблюдениям которых для образования перетяжек в усах сапфира необходим вакуумный от-

тяжение неповрежденного волокна. Следовательно, причиной, ускоряющей разрушение коррозии волокон под напряжением, является образование поверхностных дефектов в агрессивной среде. Основной вклад в изучение этой проблемы внесли Томас [71], Фреске и Отто [29], Холливгар и Плант [39], Шмитц и Метаалф

Определить порог радиационных нарушений не удалось, так как никакие практически достижимые дозы облучения не вызывали остаточных изменений сопротивления порядка 25%. В одном из этих опытов [97} после облучения интегральным потоком быстрых нейтронов 1,8-1018 нейтрон 1см2 максимальное изменение сопротивления составляло 0,8%. Остаточных изменений не наблюдали. Единственным остаточным явлением было образование поверхностных дефектов в виде раковин.

тить, что здесь ввиду электрохимического процесса получения ионов ОН- согласно формуле (2.17) происходит образование поверхностных слоев из основных солей [15, 16] или оксигидратов металлов [17]. В соответствии с этим и здесь не показанные значения для щелочных сред, содержащих NaOH или Na2COg, получились заметно меньшими, чем для нейтральных вод, не содержащих кислорода. В последнем случае результаты измерения располагаются на одной прямой с типичным характером для перенапряжения перехода (см. раздел 2.4) и коэффи-

j Более реальным следует считать представление о преимущественном развитии механохимического эффекта в областях выхода линий скольжения, которые в обошСслучаях находятся в возбужденном состоянии и вносят подавляющий вклад в величину прироста тока по сравнению со всей остальной поверхностью (активной или пассивной). Этот вклад, равный деформационному приросту тока реакции ионизации металла, определяется деформационным сдвигом химического потенциала атомов металлического электрода, одинаково влияющим на первичный акт перехода для активного и пассивного состояний, различающихся последующими промежуточными стадиями. Как в пленочной, так и в адсорбционной теориях пассивности считается установленным образование поверхностных хемосорбционных (промежуточных) соединений. На первичный акт перехода ион-атома металла при образовании такого промежуточного соединения оказывает влияние механическое воздействие на металлический электрод.

Более реальным следует считать представление о преимущественном развитии механохимического эффекта в областях выхода линий скольжения, которые в обоих случаях находятся в возбужденном состоянии и вносят подавляющий вклад в величину прироста тока по сравнению со всей остальной поверхностью (активной или пассивной). Этот вклад, равный деформационному приросту тока реакции ионизации металла, определяется деформационным сдвигом химического потенциала атомов металлического электрода, одинаково влияющим на первичный акт перехода для активного и пассивного состояний, различающихся последующими промежуточными стадиями. Как в пленочной, так и в адсорбционной теориях пассивности считается установленным образование поверхностных хемосорбционных (промежуточных) соединений. На первичный акт перехода ион-атома металла при образовании такого промежуточного соединения оказывает влияние механическое воздействие на металлический электрод.

Поскольку JVa представляет собой объем тела, растворяю-\ щийся с единицы поверхности за единицу времени, а коэффициент а == 1/и где v — активационный объем дислокаций при пла-. I стическом течении, по существу численно может быть охарактери-j зован 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.