Ориентации структурных

Выбор адсорбционных центров при адсорбции окислителя определяется расположением атомов металла на поверхности и зависит, таким образом, от кристаллографической ориентации поверхности

Полированный образец (см. рис. 7.8) устанавливается в вакуумную камеру и нагревается в вакууме пропусканием электрического тока до заданной температуры, контролируемой приваренной к ' образцу термопарой. В необходимый момент времени в камеру напускается строго дозированная порция воздуха. Под воздействием кислорода на поверхности образца образуется окисная пленка. Ее толщина зависит от величины поверхностной энергии, которая, в свою очередь, зависит от кристаллографической ориентации поверхности и плотности дефектов. В результате толщина окисной пленки скачкообразно изменяется при переходе от одного зерна к другому. Регулированием объема вводимого воздуха можно добиться, чтобы толщина пленки не превосходила величины, необходимой для интер--ференции! света в видимом диапазоне. Тогда при скачкообразной смене поверхностной ориентации изменяется цвет на участках.

вой резины после 28-месячной выдержки в морской воде в районе Флориды. В результате атмосферных воздействий на покрытиях из органических каучуков образуется корка и они заметно обрастают в течение нескольких месяцев. Если поверхность остается эластичной при отрицательных температурах и не содержит полярных групп, способных к образованию водородных связей, то она устойчива и по отношению к обледенению. Под влиянием водородных связей в кристаллах льда силиконовая резина претерпевает изменение ориентации поверхности и теряет свойства, необходимые для покрытия против обледенения.

Изменение ориентации поверхности разрушения с 90 до 45° по отношению к направлению главных растягивающих напряжений связано с увеличением деформируемого объема, т. е. с уменьшением локальности процесса деформирования и разрушения.

Вторая стадия — стадия ускоренного развития (ускорение заметно увеличивается) соответствует следующей зоне излома, в которой тонкие усталостные микрополоски превращаются в грубые (рис. 75, в). Это относительно широкие светлые полоски,, разделенные темными полосками и расположенные на более крупных плато. Ширина грубых усталостных полосок во второй зоне в алюминиевых сплавах достигает 3,5 мкм; в высокопрочных алюминиевых сплавах (типа В95) увеличение ширины .микрополосок происходит более интенсивно, чем в сплавах сред-непрочных (Д16Т,-АК4-1). Начало второй стадии часто совпадает с изменением ориентации поверхности разрушения. При увеличении электронного микроскопа в зоне излома, соответствующей второй стадии, .помимо усталостных линий выявляются отдельные разобщенные малые участки с ямочным рельефом. Зти отдельные очаги однократного разрушения возникают у крупных частиц избыточных фаз, неметаллических включений.

Когда каждая из ступеней проходит ось z, кажущаяся поверхность перемещается на высоту одной ступени в направлении, перпендикулярном направлению перемещения ступеней. Если число ступеней, проходящих через z в единицу времени, равно ф (поток ступеней), то скорость их перемещения в направлении h (скорость травления) составляет /1ф. Таким образом, изменение — скорости травления в зависимости от ориентации поверхности может быть выражена через плотность Ступеней И ВеЛИЧИНу ИХ ПОТОКОВ. Рис. 6. Перемещение молеку-

Поскольку на поверхности происходит скачкообразное изменение плотности материала, кристаллической структуры или локальной ориентации, поверхности оказывают сильное влияние на многие механические, электрические и оптические свойства твердого тела.

При малых деформациях заряды, возникающие на поверхности пьезопластин, пропорциональны приложенным механич. напряжениям. Коэфф. пропорциональности, связывающие напряжение и заряды (поляризацию), наз. пьезомодулями. JIx величины резко зависят от кристаллогра-фич. ориентации действующей силы и кри-сталлографич. ориентации поверхности, на к-рой изучается пьезоэффект. Поэтому при обозначении пьезомодуля ставятся индексы, указывающие на эти направления:

т. е. когда течение конденсата практически перестает зависеть от действия силы тяжести и, соответственно, от ориентации поверхности охлаждения по отношению к горизонту.

условиях. Приведенные данные показывают, что заметного влияния ориентации поверхности конденсации в пространстве на теплоотдачу не было обнаружено в опытах.

Рис. 98. Влияние ориентации поверхности нагрева на соотношение сил, действующих на паровой пузырек:

является следствием их усреднения за счет хаотической ориентации структурных компонентов.

Рис. 2-5. Схема ориентации структурных элементов сетки у поверхности субстрата в процессе формирования клеевой прослойки.

Приведенные положения относительно ориентации структурных элементов прослоек под действием внутренних напряжений несмотря на кажущуюся справедливость носят проблематичный характер, поскольку не подтверждены опытным путем. Поэтому большой интерес представляет проведение качественного и количественного анализа всех сторон этого явления непосредственно на объектах с клеевыми прослойками.

Теория молекулярного строения линейных полимеров предполагает наличие в структуре объекта полимерных цепей, состоящих из элементов, обладающих определенной анизотропией формы и свойств. В связи с этим полимерный объект считается изотропным, если полимерная цепь представляется в виде клубка со статически ориентированными элементами. Когда же имеет место направленная ориентация элементарных цепей, то объект макроскопически анизотропен. Как отмечалось ранее, наиболее распространенным способом ориентации структурных элементов полимеров является операция вытягивания. При этом степень анизотропии исследуемых свойств охлажденного ниже температуры стеклования Тс полимера определяется не только величиной относительного удлинения Al/l, но и скоростью вытягивания, температурой, длительностью выдержки нагретого образца под 4* 51

где W, и W. — средние значения тензора W соответствующего свойства в параллельном и перпендикулярном направлении ориентации структурных элементов; G — константа, физически отражающая влияние всей термомеханической предыстории на степень ориентации структурных элементов полимера.

Для исследования влияния ориентации структурных элементов клеевой прослойки на процесс теплообмена клеевых соединений автором проводились комплексные испытания двухосноориентированных путем вытяжки пленок и отвержденных клеевых прослоек из полимера одной природы. В качестве объекта исследования применялся аморфный полимер — атактический полистирол (ПС) с молекулярной массой М = 7-105. Пленки из ПС приготовлялись в виде пластин заданных размеров путем прессования при температуре 433 К и давлении 100 • 105 Па с последующим отжигом для реалаксации возникших напряжений. После этого пластины растягивались в двух взаимно перпендикулярных направлениях 52

в течение 0,5 ч при температуре выше температуры стеклования (Тск^373 К) в воздушном термостате под действием постоянного усилия и охлаждались до температуры 303 К в напряженном состоянии. Подобным путем «консервировалась» определенная степень ориентации структурных элементов, составляющих молекулярную сетку ПС. По окончании охлаждения образец разгружался. Измерения термического сопротивления, толщины и относительного удлинения образца производились при температуре 303 К, когда образец практически не имел «гуковских» напряжений. Вытяжка в приведенных условиях осуществлялась исключительно за счет высокоэластической деформации. Об этом свидетельствовало восстановление формы и размеров ориентированных образцов после свободного отжига. Изготовленные таким образом пленки помещались между отполированными до 10-го класса чистоты поверхностями блоков из различных металлов. Металлические блоки с термопарами (см. § 4-1) выполняли роль тепломеров. Путем кагруже-ния образцов до давления 2-105 Па практически исключалось контактное соротивление перехода металл — полимер. Клеевые прослойки из раствора атактического полистирола в ксилоле формировались между поверхностями с той же чистотой обработки, что и для исследования полимерных пленок, при температурах, идентичных температурам вытяжки пленок. По окончании отверждения клеевые прослойки соединений охлаждались до температуры 303 К. Измерения термического сопротивления образцов обоих видов проводились при нестационарном тепловом режиме (см. § 4-1). Постановка единичного эксперимента в этом случае осуществлялась в сравнительно короткий промежуток времени, когДа тепловое воздействие не оказывает заметного влияния на структуру пленки и клеевой прослойки в процессе исследования. В качестве хладагента применялся соляной раствор, циркулирующий через холодильный агрегат жидкостного термостата. Внутренние напряжения клеевых прослоек определялись консольным способом [Л.69] при соотношении толщин склеиваемых металлических пластин порядка 1 :4. Режимы отверждения и испытаний аналогичны предыдущим. Величина внутренних напряжений варьировалась путем использования субстатов различной природы. Применялись образцы из стали 45, 2X13, ЗОХГСА титанового сплава ВТ-1, дюралкшина Д16Т

На рис. 2-7 представлена зависимость относительного термического сопротивления AR"/A
Результаты проведенных исследований при отжиге образцов подтверждают предположения об ориентации структурных элементов в напряженной клеевой прослойке. Кроме того, необходимо отметить возможность проведения более глубоких исследований с помощью параметра &R/RO, достаточно чувствительного к ориентации струк-

турных элементов полимера. В дальнейшем будем считать относительное изменение термического сопротивления, выраженное параметром AR/R0, мерой степени ориентации структурных элементов клеевой прослойки, причем чем больше А/?//?0, тем выше степень ориентации в структуре прослойки. Поскольку и относительное изменение термического сопротивления, и внутренние напряжения являются характеристиками степени ориентации структурных элементов, то определенный интерес представляет также вопросе взаимосвязи между этими характеристиками в тех условиях, в которых на практике изготавливаются клеевые соединения. Для этого обратимся вновь к полимерным пленкам, как наиболее удобным объектам теоретического и экспериментального исследований. Анизотропию тепловых и оптических свойств блочных полимеров, подвергнутых растяжению [Л. 68], можно выразить согласно соотношению (2-6) в виде

скольку ЛЯ' остается постоянным, то различие в величине ДА у разных образцов согласно зависимости (2-9) обусловливается числом сшивок N и степенью вытяжки L. С учетом единой для пленок и прослоек природы анизотропии свойств полученные данные могут быть использованы при рассмотрении процессов ориентации структурных элементов непосредственно клеевой прослойки. Преобразуем соотношение (2-6) к виду, описывающему анизотропию теплопроводности клеевых прослоек: