Поверхневі фіз-хім процеси

3Порівняльна характеристика поверхневої енергії і поверхневого натягу, їхня розмірність.

Частицы кристалической решётки (атом, ион, молекула) расположенные внутри кристалла испытывают силы взаимодействия со стороны всех окружающих соседних частиц и находятся в состоянии равновесия. Равнодействующая всех этих сил со стороны окружающих частиц на эту частицу = 0.

В иных условиях находится частица кристалла на его поверхности, т.к. взаимодействующие с ней частицы находятся только с одной стороны (со стороны кристалла). Чтобы при таком нессиметричном силовом поле равнодействующая всех сил, действующих на поверхность частицы равнялась «0», частицы кристалла вблизи поверхности должны распологаться иначе, чем на внутренних участнах кристалла. Эти частицы образуют поверхностный слой.

Чтобы переместить внутреннюю частицу тела на поверхность твёрдого тела нужно сове6ршить определённую работу, которая переходит в потенциальную энергию поверхностной частицы. Отсюда следует, что все частицы в поверхностном слое обладают большим запасом потенциальной энергии чем внутренние частицы. На поверхности твёрдого тела сосредотачивается избыток энергии.

Избыток энергии поверхностного слоя отнесённый к единице площади называется удельной потенциальной энергией «σ».

Работа (энергия), которую необходимо затратить на образование единицы новой поверхности измеряется в (Эрг / см2).

Всякий кристалл обладает внутренней и поверхностной энергией.

Внутренняя энергия измеряется той работой, которую нужно затратить чтобы разделить кристалл на частицы и удалить их на такое расстояние друг от друга при котором прекращается взаимодействие между ними.

Эта внутрення энергия пропорциональна объёму кристалла и для двух кристаллов одного и того же вещества имеющего одинаковый объём она одинакова.

Поверхностная энергия пропорциональна поверхности кристалла, следовательно – полная энергия кристалла состоит из внутренней энергии и поверхностной энергии.

Если взять два кристалла одного и того же вещества с одинаковыми объёмами на разных поверхностях, то полная энергия будет больше у кристалла с большей поверхностью.

Поверхностная энергия (поверхностное натяжение) – сила, которую необходимо приложить к единице длины, чтобы разорвать поверхностный слой. В этом случае σ имеет размерность (дин / см).

Поверхностная энергия и поверхностное натяжение – синонимы.

4Поверхневий шар твердого тіла, згущення поверхневої енергії.

Рассмотрим модель характерного положения атомов на поверхности.

Рис.1 Схема возможных характерных положений атомов и выход дефектов на поверхность кристалла с кубической решёткой.

На такой поверхности атомы могут находится в следующих положениях:

1 – На полнлстью заполненной грани, 2 – в вершине угла, 3 – на целиком заполненной поверхности, 4 – на незаполненном крае, 5 – в вершине незаполненного угла, 6 – на ступеньке, 7 – на поверхности.

Из всех положений атомов для практики наиболее важно полукристаллическое положение ½, которое наиболее часто встречается при постепенном выращивании кристаллов и нанесении покрытий.

Силы связи, которые действуют на атомы со стороны соседних атомов зависят от его положения на поверхности.

Схема сгущения энергии на поверхности раздела двух фаз.

Если соприкасаются две фазы (твёрдое тело и жидкость), то между фазами образуется поверхностный слой, где сосредотачивается избыток энергии.Поверхностный слой состоит из двух слоёв: 1- принадлежит первой фазе, 2- принадлежит второй фазе.

Каждый слой занимает определённый объём.

На рисунке И1 и И2 энергия первой и второй фаз без учёта поверхностных явлений, S-площадь соприкосновения фаз.

Тогда энергия системы: UΣ = Uф1 + Uф2 + σ*S

σ – избыток энергии, рассчитанный на единицу площади соприкосновения, откуда:

σ = UΣ – (Uф1 - Uф2) / S = Us / S

Us – сгущение энергии в поверхностном слое.

Поверхностный слой находится в упруго-напряжённом состоянии, что вызывает сгущение энергии.

5 Поняття поверхневої та повної енергії кристалічних тіл.

Полная энергия связи для атома или иона для кубической кристаллической решётки: Е=6Е1+12Е2,

Е1-энергия связи по поверхности между кубами, Е2- энергия связи по граням куба.

Частицы кристаллической решётки (атом, ион, молекула) расположенные внутри кристалла испытывают силы взаимодействия со стороны всех окружающих соседних частиц и находятся в состоянии равновесия.

Равнодействующая всех этих сил со стороны окружающих частиц на эту частицу = 0.

В иных условиях находится частица кристалла на его поверхности, т.к. взаимодействующие с ней частицы находятся только с одной стороны (со стороны кристалла). Чтобы при таком несиметричном силовом поле равнодействующая всех сил, действующих на поверхность частицы равнялась «0» частицы кристалла вблизи поверхности должны распологаться иначе, чем на внутренних участах кристалла. Эти участки образуют поверхностный слой.

Чтобы переместить внутреннюю частицу тела на поверхность твёрдого тела нужно совершить определённую работу, которая переходит в потенциальную энергию поверхностной частицы. Отсюда следует, что все частицы в поверхностном слое обладают большим запасом потенциальной энергии, чем внутрение частицы. На поверхности твёрдого тела сосредотачивается избыток энергии.

1. Избыток энергии поверхностного слоя отнесённый к единице площади называется удельной потенциальной энергией (σ).

2. Работа(энергия), которую необходимо затратить на образование единицы новой поверхности ПЭ

σ [ Эрг/см2 ]

Всякий кристалл обладает внутренней и поверхностной энергией.

Внутрення энергия измеряется той работой, которую нужно затратить чтобы разделить кристалл на частицы и удалить их на такое расстояние друг от друга при котором прекращается взаимодействие между ними.

Эта внутренняя энергия пропорциональна объёму кристалла и для двух кристаллов одного и того же вещества имеющего одинаковый объём она одинакова.

Поверхностная энергия пропорциональна поверхности кристалла, следовательно – полная энергия кристалла состоит из внутренней энергии и поверхностной энергии.

Если взять два кристалла одного и того же вещества с одинаковыми объёмами на разных поверхностях, то полная энергия будет больше у кристалла с большей поверхностью.

3. Поверхностная энергия – сила, которую необходимо приложить к единице длины, чтобы разорвать поверхностный слой. В этом случае σ имеет размерность [ дин/см].

Поверхностная энергия и поверхностное натяжение – синонимы.

6. Основні поняття з термодинаміки, термодинамічні параметри, функціх стану.

В качестве переменных параметров используются: температура, число молей, объём, давление, образованные от функции – термодинамические функции.

Функции, которые не зависят от процесса, т.е. пути перехода от одного состояния к другому – функции состояния.

Среди термодинамических функций есть характеристические функции – функции состояния при помощи которых в явной форме могут быть выражены термодинамические свойства системы.

Основные характеристические функции:

1) U- внутрення энергия тела, которая зависит от его внутреннего состояния. Состоит из энергии теплового движения атомов или молекул и энергии межмолекулярных и внутриатомных взаимодействий.

2) H=U+pV – энтальпия (количество тепла сообщённое системе)

3) F=U-TS – свободная энергия Гельмгольца (убыль определяет работу, совершаемую системой в обратимом изотермическом процессе).

4) G=H-TS=U+pV-TS – свободная энергия Гибба, та часть энергии которая выделяется или поглощается при химической реакции, протекающей при постоянной температуре и давлении.

5) S-энтропия, функция состояния термодинамической системы, характеризующая направление протекания процесса теплообмена между системой и окружающей (внешней) средой.

Схема взаимосвязи между характеристическими функциями.

7 Основні термодинамічні рівняннядля опису енергії поверхневих шарів.

Для термодинамического описания поверхностных явлений необходимы уравнения как для самих поверхностных слоёв, так и для комплекса поверхностного слоя с одной или с двумя объёмными фазами.

dU=dQ – dA (1) –первый закон термодинамики. Закон сохранения превращения энергии: внутрення энергия системы является однозначной функцией её состояния и изменяется только под влиянием внешних воздействий. Внешние вздействия:

-А – работа, которая совершается системой или которую внешние тела совершают над системой. Если А>0, то система совершает работу.

-Q –количество теплоты, которая в процессе теплопроводности (теплопередачи) передаётся системе или отнимается от неё. Если Q>0, то тепло передаётся системе.

Второй закон термодинамики утверждает о существовании у любой термодинамической системы однозначные функции состояния – энтропия (S). При любых процессах, происходящих в системе её энтромия не может убывать:

dS = dQ / T. (2)

Уравнение для объёмных фаз. Из первого и второго закона термодинамики следует, что изменение dU открытой системы в равновесных условиях:

dU = TdS + dA + Σ μi dmi, (3) где

μi – химический потенциал – функция состояния, используемая для описания термодинамической системы с переменным числом частиц.

dA – работа, совершаемая над системой внешними телами

n – число компонентов

m – число молей i-того компонента.

Если внешние тела совершают только механическую работу, то величина dA даётся выражениями:

Для объёмной фазы: dA = - pdV (4)

Для поверхностного слоя:dA = - pdV + σ Fn (5)

(р-давление, V-объём, Fn-площадь поверхности, σ-поверхностная энергия)

Подстановка (4) в (3) приводит к основному фундоментальному уравнению для объёмных фаз:

dU = TdS – pdV + Σμi dmi (6)

Из которого можно получить, что эдентично:

F = U – TS = -pV + Σμi dmi (7)

H = U + pV = TS + Σμi dmi (8)

G = U – TS + pV (9)

Уравнение для поверхностных слоёв:

dU = TdS – pdV + σ Fn + Σμi dmi (10)

U = TS – pV + σ Fn + Σμi dmi (11)

Применять уравнение (3) к поврехностному слою можно лишь при условии самостоятельного существования поверхностного слоя. Уравнения (10), (11) в равной степени применимы к поврехностному слою и к сколь угодно толстому слою двуфазной системы, содержащей внутри себя поверхностный слой.

8 Характеристичні функції(6), термодинамічні потенціали, оцінка спрямованості протікання реакцій

9 Загальна характеристика методів розрахунку вільної енергії Гібса..

Термодинамические потенциалі (ТП) – єто функции состояния переменніх, определяющие состояние системі при помощи которіх можно вічислить работу, производимую системой в обратимом процессе при заданніх условиях.

К числу ТП относятся характеристические термодинамические функции: U, H, F, G.

G = H – TS = U + pV – TS – свободная энергия Гиббса, та часть энергии которая выделяется или поглощается при химической реакции, протекающей при постоянной температуре и давлении.

На практике чаще имеют дело с процессами при постоянном давлении, поэтому при анализе принципиальной возможности процесса чаще используют энергию Гиббса.

Три случая направленности реакции:

1) dG < 0 – самопроизвольный (без затраты работы) процесс принципиально возможен, химическая реакция самопроизвольно может протекать в прямом направлении.

2) dG > 0 – самопроизвольный процесс не возможен, химическая реакция самопроизвольно не протекает. Может происходить за счёт получения энергии извне.

3) dG = 0 – процесс находится в состоянии равновесия. Это предел самопроизвольного протекания процесса при постоянных температуре и давлениях.

10. Охарактеризувати поняття адсорбції. Основне рівняння адсорбції.

Адсорбция – избыток или недостаток вещества в поверхностном слое по сравнению с содержанием вещества в объёме раствора отнесённому к 1 см2.Предположим, что в поверхностном слое жидкости площадью F содержится 1 моль растворённого вещества при переходе малого количества растворённого вещества из объёма в поверхностный слой. Поверхнотное натяжение уменьшается на dσ, а свободная энергия поверхности уменьшается на F dσ. Это уменьшение свободной энергииэквивалентно работе удаления из раствора такого же количества растворённых веществ.

Если 1 моль растворённого вещества находится в объёме, а dp – разность давлений раствора до и после удаления малого количества растворимых веществ, то работа удаления:

dA = VdP

Fdσ = - VdP

К разбавленному раствору применяют закон идеальных газов.

Уменьшение свободной поверхностной энергии:

Fdσ = - (RT/P)dP

Основное уравнение Гиббса для адсорбции:

1/F = - P/RT * dσ / dP

В случае идеальных разбавленных растворов давление пропорционально концентрации, и тогда:

1/F = - C/RT * dσ / dc

1/F = Г – представляет собой адсорбцию в (моль/см2)

Г = - (C/RT) * dσ / dc

Поверхностная активность вещества:

G = - (dσ / dc)

G = 1 Гиббс = ((эрг/см2) / (моль/л))

Из уравнения Гиббса следует, что при dσ < 0, т.е. при уменьшении поверхностной энергии σ с увеличением концентрации адсорбция положительна Г > 0 и растворённое вещество считается поверхностно активным. В противоположном случае (Г< 0), растворённое вещество инактивное.

11. Фізична і хімічна адсорбція. Відміна між ними.

12.Хімічна адсорбція, перехід від фізичної до хімічної адсорбції.

Адсорбция – способность твёрдого тела (адсорбента) удерживать на своей поверхности атомы и молекулы другого вещества – адсорбата, приводящая к его аномально высокой концентрации на этой поверхности.

Адсорбция происходит под действием некомпенсированных сил межатомного взаимодействия в поверхностном слое адсорбента, который притягивает молекулы адсорбата из приповерхностной области.

Адсорбция уменьшает поверхностную энергию адсорбента и является начальной стадией взаимодействия между твёрдыми веществами и средой (газ).

Различают физическую и химическую адсорбции.

При физической адсорбции адсорбированный слой связан с поверхностью твёрдого тела слабыми силами Ван-дер-Вальса.

При химической адсорбции (хемосорбция) адсорбированный слой связан с поверзностными слоями силами химической связи (сильными).

Физическая адсорбция реализуется мгновенно, химическая – медленно, т.к. связана с энергией активации.

Физическая адсорбция – обратима, химическая – необратима. При повышении температуры физическая адсорбция превращается в химическую адсорбцию.

Рис. Количество адсорбированного газа.

При низких температурах кривая (1) описывает физическую адсорбцию, при которой количество газа с ростом температуры уменьшается. При дальнейшем увеличении температуры количество адсорбированного газа увеличивается по кривой (2), что происходит в следствии хемосорбции. Затем поверхность заполняется адсорбатом и количество поглощаемого газа сново начинает снижаться- кривая (3).

Адсорбция в области (1) – обратима, а в области (2) – необратима и при охлаждении из области (3) процесс переходит в область (4).

Переход от физической к химической адсорбции можно показать на основе схематической диаграммы потенциальной энергии рассматриваемой системы (Леонард Джонс).

На рисунке представлен характер изменения потенциальной энергии атома в зависимости от его расстояния до поверхности твёрдого тела.

Для осуществления хемосорбции на реальной поверхности требуется затрата энергии на активацию этой поверхности.

На рисунке кривая f представляет изменение энергии молекул при физической адсорбции, а кривая с – при хемосорбции.

По мере того как молекула приближается к поверхности она испытывает в начале действие физических сил притяжения, которые действуют на больших расстояниях в сравнении с силами химической связи, которые действуют на малых расстояниях.

Точка Мf – соответствует положению стабильного равновесия молекул с энергией физических связей.

Возможность хемосорбции определяется способностью молекул достичь точку Р, в которой возможен переход к химической адсобции. Для этого молекула должна преодолеть энергетический барьер ∆Е, т.е. здесь реализуется энергетический активационный процесс.

Точка Мх – соответствует положению стабильному положению атомов с энергией химической связи.

13. Змочування і розтікання рідини на поверхні твердих тіл.

Смачивание – особый вид взаимодействия жидкой среды с твёрдым телом. Оно предшествует растворению и диффузии. Проявляется на практике либо в форме растекания (капель жидкости по поверхности твёрдого тела, либо наоборот – свёртывание (оттекание).

На рисунке растекание капли (ж) по поверхности твёрдого тела.

1 – исходное состояние (неравновесное)

2 – равновесное состояние.

Пусть капля жидкости помещена на идеально гладкую однородную твёрдую поверхность. Капля имеет форму тела вращения. Точка А – точка касания тела вращения. Касательная АВ к поверхности жидкости образует с поверхностью угол Θ, который называется краевым углом.

Краевой угол всегда отсчитывается от касательной в сторону жидкости. Вершина краевого угла находится на линии смачивания, т.е. линии вдоль которой соприкасаются все фазы, участвующие в смачивании – твёрдое тело, жидкость, газ.

В результате смачивания образуется равновесный угол Θ, который зависит только от термодинамических свойств системы, а именно от поверхностных натяжений на границах раздела фаз, участвующих в смачивании: σ т г, σ т ж,σ ж г.

Величина Θ определяется соотношением сил притяжения жидкости к твёрдому телу и сил взаимного притяжения между частицами самой жидкости.

Уравнение Юнга: cos Θ0 = σ т г – σ т ж / σ ж г

Уравнение описывает зависимость краевого угла от поверхностных натяжений на границах раздела фаз, участвующих в смачивании. В зависимости от значения краевого угла различают 3 случая:

1) несмачивание 108º> Θ0> 90º

2) плохое смачивание 90º> Θ0 >0º

3) полное смачивание (капля растекается) Θ0 → 0

Краевой угол Θ, достигший равновесного значения служит мерой смачивания способности жидкости. Физический смысл краевого угла смачивания заключается в том, что он является результатом относительной силы притяжения жидкости к твёрдому телу и к самой себе.

Если между жидкостью и твёрдым телом нет химического взаимодействия, то угол Θ = 180º и капля жидкости не смачивает тело.

При увеличении силы молекулярного притяжения между жидкостью и твёрдым телом краевой угол смачивания уменьшается, обращаясь в «0» тогда, когда сила сцепления между жидкостью и твёрдым телом становится равной силе сцепления между двумя плоскостями самой жидкости.

Смачивание поверхности твёрдого тела жидкостью зависит от целого ряда причин. Основные: способность соединяемых металлов давать сплавы, т.е. наличие средства одного металла к другому, величина поверхностного натяжения жидкого металла, температура нагрева поверхности твёрдого тела (Ме) и тимпературы перегрева жидкого металла,наличие на металлической поверхности плёнки оксидов.

14. Умова рівноваги при контакті рідини з твердим тілом. Міра змочувальної здатності рідини.

15. Розтікання, рівняння Юнга.

Смачивание – особый вид взаимодействия жидкой среды с твёрдым телом. Оно предшествует растворению и диффузии. Проявляется на практике либо в форме растекания (капель жидкости по поверхности твёрдого тела, либо наоборот – свёртывание (оттекание).

На рисунке растекание капли (ж) по поверхности твёрдого тела.1 – исходное состояние (неравновесное)2 – равновесное состояние.Пусть капля жидкости помещена на идеально гладкую однородную твёрдую поверхность. Капля имеет форму тела вращения. Точка А – точка касания тела вращения. Касательная АВ к поверхности жидкости образует с поверхностью угол Θ, который называется краевым углом.

Краевой угол всегда отсчитывается от касательной в сторону жидкости. Вершина краевого угла находится на линии смачивания, т.е. линии вдоль которой соприкасаются все фазы, участвующие в смачивании – твёрдое тело, жидкость, газ.

В результате смачивания образуется равновесный угол Θ, который зависит только от термодинамических свойств системы, а именно от поверхностных натяжений на границах раздела фаз, участвующих в смачивании: σ т г, σ т ж,σ ж г.

Величина Θ определяется соотношением сил притяжения жидкости к твёрдому телу и сил взаимного притяжения между частицами самой жидкости.

Рассмотрим каплю жидкости на поверхности твёрдого тела. Капля после растекания примет форму шарового сигмента.

Обозначим: f т г, f т ж,f ж г – удельноые свободные энергии на границе фаз, а через σ т г,σ т ж,σ ж г – соответствующие поверхностные натяжения; ω – площадь поверхности раздела соответствующих фаз. Общая свободная поверхностная энергия системы запишется в виде:F пов = σ т г * ω т г + σ т ж * ω т ж + σ ж г * ω ж г При увеличении площади контакта жидкости с твёрдым телом на величину d ω ж т площадь раздела фаз твёрдое тело-газ(среда) уменьшается на такую же величину, т.е.d ω ж т = - d ω г тИз условия равновесия получаем уравнение Дюпре:σ т г –σ т ж / σ ж г = d ω ж г / d ω т ж. Уравнение Юнга: cos Θ0 = σ т г – σ т ж / σ ж г

Уравнение описывает зависимость краевого угла от поверхностных натяжений на границах раздела фаз,участвующих в смачивании. В зависимости от значения краевого угла различают 3 случая:1) несмачивание 108º> Θ0> 90º 2) плохое смачивание 90º> Θ0 >0º3) полное смачивание (капля растекается) Θ0 → 0 Краевой угол Θ, достигший равновесного значения служит мерой смачивания способности жидкости. Физический смысл краевого угла смачивания заключается в том, что он является результатом относительной силы притяжения жидкости к твёрдому телу и к самой себе. Если между жидкостью и твёрдым телом нет химического взаимодействия, то угол Θ = 180º и капля жидкости не смачивает тело.При увеличении силы молекулярного притяжения между жидкостью и твёрдым телом краевой угол смачивания уменьшается, обращаясь в «0» тогда, когда сила сцепления между жидкостью и твёрдым телом становится равной силе сцепления между двумя плоскостями самой жидкости.Смачивание поверхности твёрдого тела жидкостью зависит от целого ряда причин. Основные: способность соединяемых металлов давать сплавы, т.е. наличие средства одного металла к другому, величина поверхностного натяжения жидкого металла, температура нагрева поверхности твёрдого тела (Ме) и тимпературы перегрева жидкого металла, наличие на металлической поверхности плёнки оксидов.

16. Адгезія, робота адгезії рідини.

Адгезия – слипание (взаимодействие) разнородных твёрдых или жидких тел, соприкасающихся своими поверхностями. Обусловлена силами межмолекулярного взаимодействия. Адгезия зависит от различных величин, которые обуславливают свойство поверхности. Адгезия обуславливает взаимодействие твёрдого тела с находящейся с ним в контакте жидкостью, а смачивание – это явление, которое имеет место в результате этого взаимодействия. Смачивание происходит на границе трёх фаз, из которых одна является твёрдым телом, а две другие либо жидкостью, либо жидкостью и газом.

Адгезия и смачивание в конечном счёте – одно и то же явление, возникающее при контакте жидкости с твёрдой поверхностью. Работа, которая определяется взаимодействием жидкости с твёрдым телом и необходима для разъединения контактируемых тел = работе адгезии Wn. Работа адгезии характеризует взаимодействие их конденсированных фаз в расчёте на единицу площади контакта. Работа адгезии жидкости на границе с твёрдой фазой есть разность между суммарной энергией двух систем, находящихся в различных состояниях и удалённых друг от друга в бесконечности с одной стороны и поверхностным натяжением их фаз находящихся в контакте.При контакте жидкости с твёрдой поверхностью свободная поверхностная энергия = γ т ж, а после разъединения = σٰ ж г +σ² т г, а разность и есть работа адгезии. По Юнгу: Wa = σ ж г (1 + cos Θ)

Работа адгезии тем больше, чем сильнее взаимодействие контактных фаз. Адгезия и смачивание характеризуются величиной поверхностного натяжения контактных тел, краевым углом смачивания.

17. Порівняльний аналіз явищ адгезії і когезії.

Адгезия – слипание (взаимодействие) разнородных твёрдых или жидких тел, соприкосающихся своими поверхностями. Обусловлена, силами межмолекулярного взаимодействия.

Когезия – это притяжение между частицами одного и того же тела. Обусловлены силами межмолекулярного взаимодействия и приводит к объединению частиц в единое целое.Часто работа адгезии сопоставляется с работой когезии. Работа, которая определяется взаимодействием жидкости с твёрдым телом и необходима для разъединения контактируемых тел = работе адгезии (W n). Она характеризует взаимодействие их конденсированных фаз в расчёте на единицу площади контакта. Работа адгезии жидкости на границе с твёрдой фазой есть разность между суммарной энергией двух систем, находящихся в различных состояниях и удалённых друг от друга в бесконечности с одной стороны и поверхностным натяжением их фаз находящихся в контакте. Работа когезии (W k) характеризует взаимодействие частиц одной фазы, т.е. определяется силами связи внутри тела. Работа адгезии тем больше, чем сильнее взаимодействие контактных фаз.

Основные случаи взаимодействия жидкости с твёрдым телом реализуется при следующем соотношении работ адгезии и когезии:1) несмачивание Wa < 1/2 Wk 2) смачивание Wa > 1/2 Wk 3) полное смачивание Wa > Wk

18. Енергія границь зерен кристалла.

Применяемые в технике материалы, как правило, относятся к поликристаллам.Большинство кристаллов твёрдых тел содержат внутренние границы, которые в большей степени, чем внешня поверхность влияют на свойства материала. Каждый отдельный кристалл – зерно. Атомы на границах зёрен имеют повышенную энергию по сравнени с атомами внутри зёрен и более склонных вступать в реакцию. Границы зёрен обладают определённой энергией, поэтому они обнаруживают склонность сокращать занимаемые ими поверхностидвижущей силой. Такого уменьшения энергий поверхностных зёрен является поверхностное натяжение.

В равновесии могут находится границы между двумя кристаллами одной фазы и кристаллы разных фаз.

19. Обгрунтувати умови можливості протікання процесу кристалізації.

Одновременно с растеканием могут проходить другие физико-химические процессы. Переход металла из жидкого твёрдое состояние – кристализация.Кристализация происходит в следствии перехода системы в термодинамическое более стойкре состояние, т.е. состояние с меньшей свободной энергией.

При температуре плавления значения свободной энергии в жидкости и твёрдой фазе одинаковы, т.е. температура плавления соответсвует равновесной температуре данного металла, при которой могут существовать обе фазы одновременно. Процесс кристализации может протекать только при некоторой разнице свободной энергии.

Он начинается при переохлаждении жидкости фазы ниже температуры плавления. Основным припятствием на пути фазовых превращений является необходимость образования центров новой фазы или зародыша поверхностной фазы.

Бывают гомогенные и гетерогенные зарождения.

Центры или зародыши новой фазы образуются на макроскопической поверхности основы. Их образования во многом зависит от поля сил этой поверхности.

Зародышеобразование начинается с положения атомов на поверхности, которые задерживаются в потенциальных ямах распологаются на расстоянии кратных межатомному растеканию основы. Между атомами скопления возникают силы химической связи, которые стремятся сблизить эти атомы. Однако, взаимодействие адсорбированных атомов с атомами поверхности основы приводит к появлению сил, направленных в противоположных направлениях и стремительно растянуть скопления. Источником сил является то, что min свободной энергией поверхностного раздела скопления основы наблюдается тогда, когда адсорбция атомов распологается в потенциальных ямах к взаимодействию между ними min. Возникающие силы поверхностного натяжения на границах скопления пор и скопления основы стремительно сгинут.

Скопление в контактном образовании – зародыш. А им противодействующие силы – поверхностное натяжение основы. Частица новой фазы, возникающая из сложения для которой образование максимально является критическим зародышем. Условие минимума работы совпадает с условием равновесия зародыша.

Равновесие – это неустойчивость. Увеличение размеров зародыша приводит к его дальнейшему росту, а уменьшение - к распаду.

r кр = (2σ/∆F)

20. Поняття зародкоутворення. Критичний розмір зародку

Одновременно с растеканием могут проходить другие физико-химические процессы. Переход металла из жидкого твёрдое состояние – кристализация.Кристализация происходит в следствии перехода системы в термодинамическое более стойкре состояние, т.е. состояние с меньшей свободной энергией. При температуре плавления значения свободной энергии в жидкости и твёрдой фазе одинаковы, т.е. температура плавления соответсвует равновесной температуре данного металла, при которой могут существовать обе фазы одновременно. Процесс кристализации может протекать только при некоторой разнице свободной энергии.

Он начинается при переохлаждении жидкости фазы ниже температуры плавления. Основным припятствием на пути фазовых превращений является необходимость образования центров новой фазы или зародыша поверхностной фазы.

Бывают гомогенные и гетерогенные зарождения. Центры или зародыши новой фазы образуются на макроскопической поверхности основы. Их образования во многом зависит от поля сил этой поверхности. Зародышеобразование начинается с положения атомов на поверхности, которые задерживаются в потенциальных ямах распологаются на расстоянии кратных межатомному растеканию основы. Между атомами скопления возникают силы химической связи, которые стремятся сблизить эти атомы. Однако, взаимодействие адсорбированных атомов с атомами поверхности основы приводит к появлению сил, направленных в противоположных направлениях и стремительно растянуть скопления. Источником сил является то, что min свободной энергией поверхностного раздела скопления основы наблюдается тогда, когда адсорбция атомов распологается в потенциальных ямах к взаимодействию между ними min. Возникающие силы поверхностного натяжения на границах скопления пор и скопления основы стремительно сгинут. Скопление в контактном образовании – зародыш. А им противодействующие силы – поверхностное натяжение основы. Частица новой фазы, возникающая из сложения для которой образование максимально является критическим зародышем. Условие минимума работы совпадает с условием равновесия зародыша. Равновесие – это неустойчивость. Увеличение размеров зародыша приводит к его дальнейшему росту, а уменьшение - к распаду.

r кр = (2σ/∆F)

21. Закон дифузії Фіка

Диффузия – это распостранение вещества в какой-либо среде в направлении убывания его концентрации, обусловленное тепловым движением атомов, молекул, ионов.

1 закон Фика Диффузия наблюдается при неравномерном распределении диффузицирующих компонентов в материале. В результате получается направленный поток атомов из-за наличия градиента концентрации или химического потенциала. Поток через заданную плоскость (или через границу фаз) пропорционален градиенту концентрации. Если градиент концентраций первого компонента направлен по оси Х, то поток этого компонента вдоль этой оси равен:

Y = - D (∂ C / ∂ X)

D – коэффициент диффузии.

Размерность:

Y[кг / м² * сек] = - D [м² / сек] * dc/dx [кг / м³/м]

Первый закон действует для стационарного состояния.

2 закон Фика

Если стационарное состояние не достигнуто, т.е. концентрация в каждой точке меняется в зависимости от времени, то более удобно использовать другое выражение, которое получим из первого уравнения и баланса (анализа) вещества.

В некоторой точке в данный момент времени скорость изменения концентрации во времени ∆C/∆t связано с коэффициентом диффузии следующим уравнением (зависимостью): ∂ C / ∂ t = D (∂ ²C / ∂ X²)

Часное решение для линейного размера R – область занятую диффузией, характеризующую веществом..

Можно получить закон увеличения вещества со временем, в виде:

R = K√ Dt K = 2

22. Поверхнева диффузія, самодиффузія, гетеродиффузія.

Диффузия – это распостранение вещества в какой-либо среде в направлении убывания его концентрации, обусловленное тепловым движением атомов, молекул, ионов. Диффузия возможна после растекания, смачивания жидкой фазы по поверхности твёрдого тела. Перемещение атомов в следствии тепловых колебаний атомов, перескоки их в соседние позиции, с частотой тепловых флуктуаций сохраняется при всех видах диффузии. Самодиффузия состоит из флуктуационных перескоков однотипных атомов. Диффузия по поверхности осуществляется флуктуационным путём, но при этом требуемая тепловая флуктуация меньше, т.к. работа необходимая для того чтобы оторвать атом от его соседей при перескоке в следующую позицию на поверхности меньше. С другой стороны, количество атомов участвующих в поверхностных диффузиях меньше чем в случае объёмной диффузии. Эффект гетеродиффузии – это эффект перемещения химически разнородных атомов.

23. Основні параметри, що характеризують диффузію.

Диффуззия – это распостранение вещества в какой-либо среде в направлении убывания его концентрации, обусловленное тепловым движением атомов, молекул, ионов.

Диффузия возможна после растекания, смачивания жидкой фазы по поверхности твёрдого тела. Перемещение стомов в следствии тепловых колебаний атомов, перескоки их в соседние позиции, с частотой тепловых флуктуаций сохраняется при всех видах диффузии.Коэффициент диффузии равен:D = D0 exp (- Q/RT),D0 – предэкспоненциальный множительЭтот множитель выведен экспериментально для каждой диффузной пары и ищется в справочниках.

D = D0 exp (- Q/RT), D0 – предэкспоненциальный множитель

Этот множитель выведен экспериментально для каждой диффузной пары и ищется в справочниках.Часный случай энергии активации диффузии находится в виде:Q = Q о д + Q м д, Qо д – энергия образования дефекта,Q м д – энергия миграции дефекта.Факторы, влияющие на коэффициент диффузии:

1) энергия активации дифференциально меньше для небольших атомов внедрения, чем для больших атомов замещения

2) энергия активации меньше для диффузии в металле – растворимом теле с более низкой температурой плавления

3) энергия активации меньше для диффузии в решётке с меньшим атомным коэффициентом упаковки.

24. Коефіцієнт диффузії, фактори, що впливають на коефіцієнт диффузії.

Для перемещения атомов из одного положения в другое необходимо разрушить связь и деформировать решётку кристала, т.е. необходима энергия активации. Число атомов с необходимой энергией активации экспоненциально зависит от величины обратной температуре.При этом коэффициент диффузии равен: D = D0 exp (- Q/RT)

D0 – предэкспоненциальный множитель Этот множитель выведен экспериментально для каждой диффузной пары и ищется в справочниках. Часный случай энергии активации диффузии находится в виде: Q = Q о д + Q м д

Qо д – энергия образования дефекта

Q м д – энергия миграции дефекта

Факторы, влияющие на коэффициент диффузии: энергия активации дифференциально меньше для небольших атомов внедрения, чем для больших атомов замещения, энергия активации меньше для диффузии в металле – растворимом теле с более низкой температурой плавления, энергия активации меньше для диффузии в решётке с меньшим атомным коэффициентом упаковки.

25. Механізми спікання твердих тіл, що контактують у точці.

26. Поверхнева дифузія при спіканні твердих тіл, при поверхневий шар.

Рассмотрим возможные механизмы переноса вещества в область контакта между двумя соприкосающимися сферами при высоких температурах. В следствии чего образуется приконтактная область, объём которой со временем возростает по закону зависящему от механизма переноса вещества.

В области высоких температур, когда диффузионная подвижность атомов велика наблюдается самопроизвольный рост площади контакта, т.е. рост под влиянием давления, обусловленного кривизной поверхности приконтактного перешейка. Рост данного перешейка может происходить с помощью следующих молекулярных механизмов.

Х – радыус контактного круга, ∆ L – расстояние между центрами сфер крупинок

а) вязкое течение б) объёмная диффузия в) объёмная диффузия при наличии стока в область контакта г) поверносная диффузия д) перенос вещества через газовую фазу е) припекание под влиянием усилий

Вязкое течение – когда в следствии направленного перемещения атомов из объёма тела к контактному перешейку увеличивается площадь контакта и центры частиц сближаются.

Объёмная диффузия – когда стопом избыточных вакансий, возникающих вблизи выгнутой поверхности перешейка является выпуклость поверхности частей тела. В этом случае в соответствии с направлением диффузионных потоков, рост площади контакта не сопровождается сближением центров.

Механизм объёмной диффузии – когда стоком избыточных вакансий является граница между границей Взаимодействующих тел рост площади сопровождается сближением центров. Механизм поверхностной диффузии – когда перенос вещества осуществляется в следствии диффузии по поверхности от выпуклых участков к выгнутому участку поверхности вещества без сближения центров. Перенос вещества через газовую фазу осуществляется под влиянием разности влияния пара вблизи выгнутых и вогнутых участков профиля поверхности контактирующих частиц. Спекание под влиянием приложенной силы, вызывающие течение вещества в приконтактной области.

27. Основні поняття фізики міцності та пластичності поверхневих шарів твердих тіл. Теоретична та реальна міцність твердих тіл.

Способность тела оказывать сопротивление внешним нагрузкам не разрушая – прочность.

Способность тела восстанавливать свою форму – упругость.

Способность тела менять свою форму – пластичность.

Если твёрое тело подвергается действию внешних сил, то в зависимости от характера и величины сил будут менятся линейные размеры и форма – происходит механическая деформация.

Если действующие силы дастигают определённой величины, то тело разрушается.

ε = L – L0 / L0 * 100%

В результате приложения сил и деформации увеличивается расстояние между составляющими частицами тела (атомами). Это приводит, в свою очередь, к увеличению сил притяжения между составными частями тела. В целом, сдеформированный стержень будет прибывать в равновесии.

Силы сцепления между составляющими частицами твёрдого тела существенно зависят от физико-химической природы этих частиц, а также от расстояния между ними

На рисунке схематический график изменения силы межчастичного сцепления на единицу площади в зависимости от расстояния.

Разрушение материала лишённых дефектов вызвано исключительно разрывом связей между атомами. Существуют две основные систематические схемы разрыва связей между атомами твёрдого тела:

А)процесс сплошности материала, называемый разрушением путём отрыва. σ = Е * ε

Б) процесс разрушения обусловлен сдвигом. Τ = G * γ

Реальная прочность конструкционных материалов в 10-1000 раз ниже. Это связано с дефектами, в частности с дислокациями.

28. Типи дефектів твердих тіл. Поверхневі дефекти.

Дефекты в кристалле подразделяются на: точечные (нульмерные), одномерные, двумерные и трёхмерные.

Точечные дефекты делятся на энергетические, электронные и атомные. Энергетические (фононы) – это искажения регулярной решётки кристалла, вызванные ткпловыми колебаниями частиц. К электронным дефектам относят избыток или недостаток электронов. Атомные дефекты – вакансии (дефект Френкеля), т.е. атом того же сорта что и атом решётки, но находящийся между узлами решётки.

Одномерные дефекты – цепочка точечных дефектов и дислокаций.

Двумерные – поверхность кристалла, границы зёрен.

Трёхмерные (объёмные) – поры, включения, выделения, трещины, размеры которых во всех трёх направлениях намного превосходят межатомные расстояния.

29. Дислокації, їх види, взаємодія і переміщення дислокацій.

Для разрыва идеального кристалла нужно приложить большие усилия. Величина этих усилий в несколько (100 раз) превышает величину усилий, которые экспериментально проявляются при пластическом деформировании реальных кристаллов. Вызвано это наличием в кристаллическом строении твёрдого тела специфических несовершенств – дислокаций.

Дислокация представляется как разрыв в непрерывном теле – это граница зоны сдвига, т.е. граница между участками кристалла, где сдвиг уже пропал и где его ещё не было.

При сдвиге верхней части кристаллической решётки возникают участки несовместимости плоскостей атомов, верхней и нижней частей этой решётки. Этот дефект есть дислокация.

Участок, где начинается дефект есть ядро дислокации. Сдвиг, образовавшийся в кристалле благодаря перемещению одной дислокации и равной одному межатомному расстоянию называют элементарным актом пластической дефформации. Скольжение происходит по кристаллографической плоскости не одновременно, а последовательно, в отдельных атомных рядах, т.е. в плоскости скольжения есть граница отделяющая область, где скольжение произошло и где его не было. Сдвигается только один ряд атомов примыкающий к дислокации. Поэтому перемещение дислокации в плоскости скольжения может происходить при напряжениях сопротивления сдвига. Продолжающийся процесс скольжения вызывает движение дислокации в кристаллах, приводя к распостранению сдвигового смещения.

Пластическая деформация является результатом непрерывного генерирования и движения таких дислокаций.

Дислокации бывают в основном двух типов:

- вектор сдвига перпендикулярен к линии дислокаци (рис 1)- это краевая дислокация

- вектор сдвига параллелен линии дислокаций – это винтовая дислокация.

Краевая дислокация может быть образована путём внедрения в решётку лишней атомной полуплоскости (рис 4).

Деформация сдвига вызванная скольжением дислокации даётся выражением: γ = ρ * в * l.

Скорость деформации: γ˙ = ρ * в * l.

L – среднее расстояние, проходимое дислокациями

Ρ – плотность дислокаций, оющая длина всех дислокаций в единице объёма материала или как число дислокаций пересекающих поверхность единичной площади.

Дислокации полнлстью лежащие в одной плоскости со своим вектором Бюргерса – скользящие дислокации. Движение дислокации скольжением – консервативное переползновение. Перемещение, которое перпендикулярно плоскости скольжения дислокации и требует диффузионного переноса материала – неконсервотивное переползновение. В процессе переползновения имеет место перенос материала. Поле напряжения у винтовой дислокации имеет вид:

Τ = Gb / 2π r

Упругое поле напряжений и деформаций вокруг дислокаций уменьшается по мере удаления от дислокаций пропорционально (1 / r)

Вокруг дислокацийобразуются поля напряжений, которые взаимодействуя между собой вызывают силы притяжения или отталкивания между дислокациями. Для краевых дислокаций, когда две дислокации находятсяв одной плоскости скольжения, то дислокации одного знака отталкиваются, а противоположного – притягиваются силой.

Fk = ± (G b² / 2π (1 – U)) * 1/r

Силы обратнопропорциональные между дислокациями:

Fb = ± Gb² / 2π r

Если краевые дислокации разных знаков, находящихся в двух плоскостях скольжения сближаются на расстояние равное размеру атома, то они уничтожаются и образуется ряд атомов внедрения или ряд вакансий.

30. Вплив поверхні на процесс пластичної деформації твердих тіл.

Сварка сопровождается пластической деформацией. Условие протекания, которые связаны с характером и количествомдислокаций, диффузий, количеством вакансий. Важными факторами в ходе этих процессов есть: ускорение диффузии, самодиффузия на поверхности и приповерхностных слоях. Плотность дислокаций, их скорость, концентрация вакансий в поверхностных и глубинных слоях металла отличаются. Влияние поверхности на пластическую деформацию сводится к следующему:

1) искажение атомной конфигурации на поверхности влияет на перемещение дислокационных вакансий, обуславливая соответственные изменения характера деформирования и свойств тела.

2) поверхностный слой адсорбирует атомы внешней среды, что приводит к изменению поверхностного состава тела и его свойств.

3) поверхностный слой металла вступая в химическое взаимодействие с атомами атмосферы образуют химические соединения, покрывающие относительно тонким слоем деформированное тело.

4) компоненты сплава в соответствии с их свойствами могут вступать в химико-физическое взаимодействие со средой, что приводит к изменению свойств тела (углераживание)

5) в процессе сварки, наплавки, пайки, напыления легкоплавкие элементы металла могут дефундировать по границам кристаллов в приповерхностных слоях основного металла.

31. Дати оцінку поведінки поверхневих шарів при пластичній деформації; Особливості переміщення дефектів поблизу вільних поверхонь; градієнт щільності та швидкості дислокацій поблизу поверхні тіла.

32.Стадії мікропластичної деформації в при поверхневих шарах кристалів.

Сварка сопровождается пластической деформацией. Условие протекания которой связаны с характером и количествомдислокаций, диффузий, количеством вакансий. Важный фактор в ходе этих процессов есть: ускорение диффузии, самодиффузия на поверхности и приповерхностных слоях. Плотность дислокаций, их скорость, концентрация вакансий в поверхностных и глубинных слоях отличаются.

Влияние поверхности на пластистическую деформацию сводится к следующему: 1)искажение атомной конфигурации на поверхности влияет на перемещение дислокационных вакансий, обуславливая соответствующие изменения характера деформирования и свойств тела. 2)поверхностный слой адсорбирует атомы внешней среды, что приводит к изменению поверхностного составатела и его свойств. 3)поверхностный слой металла, вступая в химическое взаимодействие с атомами атмосферы образуют химические соединения,покрывающие относительно тонким слоем деформированное тело 4)компоненты сплава в соответствие с их свойствами могут вступать в химико-физическое взаимодействие со средой и покидать поверхностные слои тела, что приводит к изменению его свойств (углераживание)

5)в процессе сварки, наплавки, пайки, напыления легкоплавкие элементы металла могут дефундировать по границам кристаллов в приповерхностных слоях основного металла

при пластическом деформировании материалов является установленный факт наличия в поверхностных слоях источников сдвига образования, влияющих в первую очередь на общий процесс макроскопической деформации.

Начало пластического течения кристалла начинается с его поверхностных слоёв, где действуют поверхностные источники дислокации. Концентрация источников сдвигообразования у поверхности всегда выше, чем в объёмных слоях кристалла. Второй фактор ответственных за аномалию пластического течения поверхностных слоёв является высокая скорость дислокаций в поверхностных слоях по сравнению с объёмами.

Скорость перемещения таких дислокаций в поверхностных слоях выше по сравнению с объёмными на ранней стадии деформирования. Готовыми легкодействующими источниками дислокации у поверхности могут быть: оксидные плёнки, трещины, царапины, которые действуют подобно индекаторам. На основании исследования плотности дислокации на глубине и изучении особенностей микропластической деформации в поверностых слоях получим:

Рис.1 – зависимость плотности винтовых дислокаций от глубины, снятого полировкой слоя кристалла (LiF)

Рис.2 – кривые сжатия кристаллов LiF без снятия поверхностного слоя (кривая 1), со снятием полировкой на глубину 7 мкм (кривая 2), на глубину 14 мкм (кривая 3) В приповерхностных слоях кристалла возникают аномально облегчённые энергетические условия пластического течения.Но поверхностные слои могут играть ещё и роль баръера в общем процессе макроскопической деформации. Протекание процесса микропластической дефформации в приповерхностных слоях кристаллов разделяют на 2 основные стадии:

1-аномальное поведение выражается в более облегчённом образовании и движении дислокации по сравнению с объёмом. Плотность и скорость дислокаций, испускаемых приповерхностными слоями на 1-1,5 порядка превышает оюъёмные величины.

2-протекание стадии (упрочнение) (барьерный эффект поверхности) можно рассматривать как следствие протекания первой стадии аномального пластического течения. Вблизи поверхности образуется слой с повышенной плотностью дислокаций – debris-слой. Он препятствует выходу на поверхность и тормозит общую объёмную дислокацию

33. Бар”єрний ефект приповерхневих шарів при деформуванні матеріалів, його фізична суть.

Существует положение: поверхностные зёрна поликристаллических материалов пластически деформируются раньше, чем внутренние объёмы материалов. Вывод о преимущественном пластическом течении в приповерхностных слоях кристалла на начальных стадиях деформирования подтверждается экспериментально. На основании исследования плотности дислокации на глубине и изучении особенностей микропластической дефформации в приповерхностных слоях:

На рисунке 1 – зависимость плотности винтовых дислокаций от глубины снятого полированием приповерхностного слоя кристалла (LiF). На рисунке 2 – кривые сжатия кристаллов LiF без снятия поверхностного слоя (кривая 1), со снятием полированием на глубину 7 мкм (кривая 2), на глубину 14 мкм (кривая 3).

В приповерхностных слоях кристалла возникают аномально облегчённые энергетические условия пластического течения. В то же время поверхностные слои могут играть роль барьера в общем процессе макроскопической дефформации. В зависимости от абсолютной величины и конкретных условий деформаций получают как более слабый, так и более упрочнённый приповерхностный слой. Необходимо учитывать конкретные условия дефформации, тип среды, её абсолютную величину и скорость, предъисторию материала, метод нагружения. Протекание процесса микропластической дефформации в приповерхностных слоях кристаллов разделяют на две основные стадии:

1) аномальное поведение выражается в более облегчённом образовании и движении дислокации по сравнению с объёмом. Плотность и скорость дислокации испускаемых приповерхностными слоями на 1-1,5 порядка превышает объёмные величины.

2) Протекание стадии (упрочнение) (баръерный эффект поверхности) можно рассматривать как следствия первой стадии аномального пластического течения. Вблизи поверхности образуется слой с повышенной плотностью дислокаций – debris-слой. Он препятствует выходу дислокации на поверхность и тормозит объёмную дислокацию.

Существует 3 случая баръерного эффекта поверхности:

1.БЭ атомарно чистой поверхности оюусловлен дислокациями, которые выходя на поверхность кристалла должны иметь дополнительную энергию, затрачиваемую на работу, связанную с увеличением общей поверхностной энергии кристалла. Максимальное проявление этого эффекта наблюдается при деформации материалов в присутствии поверхностноактивных сред, резко изменяющих величину удельной поверхностной энергии кристалла.

2. БЭ реально окислённой поверхности или покрытой твёрдыми плёнками (эффект Роско)

3. БЭ, связанный с формированием некоторого градиента плотности дислокаций вблизи поверхности, вохникающих в следствие облегчённых условий деформации

В реальных условиях эти эффекты могут накладываться друг на друга, взаимодействовать и перераспределять удельный вклад в каждого из них в общую суммарную величину этого явления.

34. Загальна характеристика середовищ, групи середовищ.

Оценка реальной несущей способности материалов и деталей машин в заданных условиях их эксплуатации может быть дана с позиции физико-химической механики материалов, т.е. механики разрушения и прочности материалов в средах, изучающей влияние внешних сред на механические свойства материалов, а также физико-химические взаимодействия, протекающие на поверхности и в объёме деформируемого материала, контактирующего со средой. 1.жидкие и газовые среды по отношению к данному физическому телу при заданных условиях делятся на три группы:

- неактивные, т.е. текие которые не влияют на свойства тела

- физически активные, т.е. такие которые влияют на свойства тела, но не вступают с ними в химическое взаимодействие

- химически активные, т.е такие которые влияют на свойства тела в результате химического взаимодействия с ними.

2.Влияние среды на деформируемый материал начинается с понижения поверхностной энергии материала в результате адсорбции. Это процесс – первичный и универсальный при взаимодействии среды с различными материалами

3.Взаимодействие среды с материалом усиливается, если повышается энергетический уровень частиц среды или кристаллической решётки материала, т.е если среда или тело энергетически возбуждены, то их взаимодействие усиливается.

4.Наиболее интенсивное взаимодействие среды и материала в процессе его деформации наступает тогда, когда в материале возникают пластические деформации.

5.Существует два принципиально различных механизма влияния среды на материал:

- понижение уровня поверхностной энергии твёрдого тела – физическое взаимодействие

- формирование структуры с новыми свойствами – химическое взаимодействие – образование новых хим. Связей.

6.Поверхностно-активные среды влияют на характер деформации и разрушение конструкционных материалов в первую очередь через дефекты структуры, главным образом вследствие изменения свойств материала в окрестности остроконечных пустот (трещин) в деформированном материале. Именно в окрестности вершин дефектов типа трещин воздействие среды приводит к изменению сопротивления материалов распостранению в нём трещин – т.е. изменению его трещиностойкости, а значит, и его характеристик статической и усталостной прочности.

7.Действие среды и концентрации механических напряжений на прочность конструкционных иатериалов в средах не аддитивны.