Диффузия в пластических материалах

Диффузия представляет собой процесс, ведущий к выравниванию концентраций внутри одной фазы. Если, например, газ проходит через пластический материал, молекулы газа заполняют пустоты, которые образуются вследствие беспрерывного колебательного движения отдельных элементов макромолекул. Способность пластического материала пропускать газ таким образом зависит не от размеров макромолекул, а от их гибкости. Поэтому полимеры с линейной структурой, не имеющие полярных групп, являются более проницаемыми, чем высокомолекулярные соединения с пространственной структурой или с полярными группами. Если гибкость цепи увеличивается, например при повышении температуры или пластификации, то одновременно возрастает проницаемость. [c.98]

Диффузия газов сквозь пластические материалы не отличается от диффузии жидкостей или твердых веществ. Поэтому приведенные нил е соображения являются общими, безотносительно к тому, в каком агрегатном состоянии диффундирует вещество, окружающее пластический материал. [c.98]

Истинная диффузия через твердый пластический материал является более специфичной и безусловно зависит от температуры. С повыщением температуры также значительно возрастает скорость диффузии. Для газопроницаемости пленки важное значение имеет растворимость газа в полимере, которая может, конечно, уменьшаться или увеличиваться в зависимости от те.мпературы. Поэтому невозможно зависимость проницаемости от температуры представить общим уравнением. [c.99]

При исследовании диффузии жидкой среды в пластический материал можно в некоторых случаях наблюдать, что коэффициент диффузии изменяется во времени . Если в полимер диффундирует жидкая фаза, то молекулы полимера должны расположиться по-новому, чтобы приспособиться к молекулам жидкости. Например, полимер набухает и под микроскопом можно видеть движущуюся четкую границу между слоем, содержащим жидкость, и сухим слоем Внутренняя сухая часть полимера давит на внешнюю, набухшую часть полимера. Упомянутые изменения в расположении молекул полимера и внутреннее напряжение оказывают влияние на коэффициент диффузии. [c.104]

Само собой разумеется, что перечисленные процессы часто могут протекать одновременно в любых сочетаниях. Если под влиянием среды происходит только диффузия без набухания или химической реакции, то физические свойства материала внешне не изменяются. Пластический материал перестает выполнять свои функции только в том случае, если требуется разделить две среды, например когда он должен служить в качестве мембраны. Набухание уже проявляется в увеличении объема и изменении механических, электрических или оптических свойств. Хи.мическая реакция между пластическим материалом или его примесями и средой приводит к изменениям механических и электрических свойств и к изменению внешнего вида или размеров материала. Одновременно изменяется внешний вид и состав среды. Например, при действии концентрированной серной кислоты ка поливинилхлорид при 60°С образец чернеет, а его поверхности образуются вздутия и одновременно чернеет и мутнеет кислота. Аналитически можно определить увеличение содержания ионов хлора в использованной кислоте. [c.169]

По ЛЕС устойчивость пластических материалов к плесени определяют в камере, в которой экспонированы образцы, обрызганные суспензией спор. Недостатком этого метода является необходимость применения дорогостоящего оборудования. Очень простой метод описал Абрамс . Образец пластического материала помещают в агар-агаровую питательную среду в чашке Петри с посевом суспензии спор. Инкубацию проводят в термостате при 30 °С и 95—100%-ной относительной влажности. В этом методе диффузия питательной среды из агар-агара в пластический материал искажает результаты испытаний. Этот недостаток устраняется при применении другого метода , где образец пластического материала, помещенный на подложке в чашке Петри, заражают суспензией спор, распыленной в инфузорной земле. Инкубацию проводят в термостате при 30 °С и 95—100%-ной относительной влажности. [c.184]

Для пластических масс характерно протекание реакции в гетерогенной системе (твердая фаза — жидкая или газообразная фаза). В связи с этим на химическую стойкость пластмасс существенно влияют процессы диффузии. Проникая в материал, агрессивная среда вызывает набухание поли.мера или взаи.модействует с ним. Процесс может протекать по следующим этапам 1) диффузия реагента к поверхности пластического материала 2) сорбция реагента 3) диффузия реагента в твердую фазу 4) химические превращения 5) диффузия продуктов реакции к поверхности материала 6) диффузия продуктов реакции с поверхности пластического материала в газовую или жидкую фазу. [c.213]

При высоких температурах, близких к температуре плавления, пластическая деформация и диффузия точечных дефектов протекают при гораздо меньших механических напряжениях, чем при низких температурах. Пластическое течение перераспределяет материал в монокристалле таким образом, чтобы погасить напряжения, вызвавшие это течение. Оно заканчивается, когда суммарная энергия термоупругих напряжений и дислокаций достигает минимума. Области монокристалла, которые до пластической [c.40]

Этот способ соединения основан на использовании взаимной диффузии атомов или молекул соединяемых веществ в условиях вакуума при нагреве их выше температуры рекристаллизации одного или нескольких компонентов свариваемых тел без расплавления поверхностей металла. При достижении заданной температуры соединяемые элементы по поверхности их соприкосновения подвергаются сжатию без пластической деформации. Соединение за счет диффузии происходит при контакте чистых поверхностей деталей при применении нагрева и давления. Диффузионная сварка в вакууме может осуществляться либо путем непосредственного соединения металла с металлом, либо соединения металла с металлом через промежуточную прокладку из другого материала — так называемый подслой. Металл с керамическими материалами также соединяется применением промежуточной прокладки. [c.350]

После общего обзора, данного в предыдущем разделе, попытаемся найти более точный количественный закон для процесса спекания в однокомпонентных системах- Классическая термодинамика Гиббса мало что дает для характеристики упомянутых объемных изменений сжатия или расширения, зависящих от определенного температурного воздействия Законы термодинамики лишь постулируют, что на конечной стадии спекания рыхлого или плотного кристаллического порошка материал будет представлять собой решетку такого же объема и плотности как у исходного материала, в которой рассеяны круглые поры. При этом подразумевается, что твердый материал совершенно жесткий, т. е. он не способен растекаться. Кристаллические порошки могут обладать явлением текучести и изменять свой компактный объем за счет действия пластической деформации и поверхностной диффузии (см. выше), что наглядно свидетельствует о возможности применять к ним другие принципы, помимо термодинамических, а именно принцип действия капиллярных сил, возникающих под влиянием поверхностного натяжения. [c.695]

Очевидно, что значение uxp достигается при напряжениях, близких к пределу текучести. Повторное нагружение материала, испытавшего пластическое течение, не приводит к возврату предела текучести, если не происходит повторного закрепления дислокаций примесями. Диффузия внедренных атомов оказывает существенное влияние не только на скорость возврата предела текучести, но и на такие свойства металлов с ОЦК структурой, как модуль упругости, внутреннее трение, удельное электрическое сопротивление и др. [c.155]

В результате протекания различных процессов взаимодействия между реагирующими частицами образуются контакты, что приводит к агломерации порошкообразной сырьевой смеси и уплотнению (спеканию) образовавшихся агломератов и сырьевых гранул. Первичные гранулы обжигаемого материала имеют пористость порядка 50—70%. Основной вид пор в них — пустоты сложной формы размером до 500 мкм. В процессе твердофазового спекания поры гранулы заполняются материалом, который перемещается в поры путем поверхностной диффузии и диффузии по дефектам, пластическим течением, испарением — конденсацией. Движущие силы всех этих процессов — изменение в сторону уменьшения свободной поверхностной энергии частиц в процессе их укрупнения и концентрационный градиент. [c.189]

Очевидно, что изучение эффекта Ребиндера имеет огромное прикладное и научное значение, поскольку влияние адсорбцион-ио-активных сред на механические и прочностные свойства материалов может быть весьма разнообразным. Например, ад-сорбционно-активные среды могут вызывать охрупчивание материала или прямо противоположный эффект — снижение сопротивления кристаллического материала пластическому течению, т. е. пластифицирование. Оно проявляется в снижении предела текучести и коэффициента упрочнения пластичного твердого тела. Причиной пластифицирующего действия жидкой среды считают в случае монокристаллов снижение потенциального барьера, который преодолевается дислокациями при перемещении точек их выхода на поверхность кристалла [174]. Поликристаллические металлы в контакте с некоторыми металлическими расплавами также обнаруживают способность к пластическим деформациям при нагрузках на порядок меньших, чем предел текучести чистых металлов [175]. Столь сильное действие среды связано с диффузией адсорбционно-активного расплава по границам зерен и облегчением скольжения зерен друг относительно друга. [c.102]

В технологии пластических масс, например, стали традиционными методы контроля смещения по внешнему виду, плотности материала, результатам физико-механических испытаний образцов и т. п. [43]. Рел<е применяется анализ микрофотографий и электронных микрофотографий, метод электронно-лучевого микрозонда [44]. Указанные методы контроля качества осуществляются лишь после выгрузки готовой смеси, требуют отбора проб, длительного времени проведения испытаний, и на их результатах отражается влияние ряда побочных явлений — взаимная диффузия компонентов или их расслоение под действием разности плотностей, старение полимерных компонентов, различие образцов по степени термической обработки. Данные методы контроля не дают точного представления о процессе и не позволяют оперативно его регулировать. Для осуществления непосредственного контроля за качеством смеси в зоне ее непрерывного потока в ходе приготовления часто пользуются каким-либо физическим параметром, реагирующим на изменение меж-фазной поверхности, с последующим преобразованием этого параметра в электрическую величину и ее регистрацией. Такие электрометрические методы измерения свойств материалов являются достаточно оперативными. [c.19]

Рассматриваемый процесс может протекать по различным механизмам. В настоящее время считают, что перенос газов (сюда следует отнести влагу, а также пары и газы, обусловливающие запах продукта) через однородные непористые мембраны пз пластических масс осуществляется по диффузионному механизму. В свою очередь, диффузионная проницаемость представляет собой последовательность следующих процессов адсорбция и растворение газа или пара в пограничном слое материала диффузия атомов или молекул газа через пластмассу и выделение газа с обратной стороны материала. Вначале диффузионная проницаемость — нестационарный процесс. С течением времени при постоянстве градиента (перепада) давления по толщине пластмассы устанавливается стационарный поток. Проницаемость пластических масс зависит прежде всего от химических и физических свойств как самих пластмасс, так и проникающих через них газов. [c.104]

Улетучивание пластификатора в атмосферу. Этот наиболее частый случай наблюдается при использовании пластифицированных материалов при комнатной или повышенной температуре в помещении, а также при воздействии атмосферных условий. На поверхности пластического материала при соприкосновении с воздухом пластификатор переходит в газообразную фазу и из глубины материала диффундирует к поверхности. Наибольшее влияние на скорость улетучивания оказывает диффузия. Кроме того, имеет значение давление пароп и состав веществ, взятых в качестве пластификаторов . Данные об улетучивании некоторых пластификаторов из ацетата целлюлоз1л и поливинилхлорида приведены в табл. 10 и 11. [c.95]

Таким образом, диффузионные процессы оказывают больщое влияние на старение пластических материалов в результате набухания или взаимодействия со средой. Как упоминалось ранее, уменьшение содержания пластификатора также связано с диффузией. Процессы диффузии не во всех случаях должны приводить к старению пластических материалов. Часто вследствие диффузии пропсходит также нарушен не функций пластического материала, например при ишользоианин его в мембранах для разделения сред. [c.98]

Механотермический способ является одним из наиболее распространенных способов получения биметаллического материала, производство которого в последние годы постоянно возрастает. Обычно при толщине покрытия, которая составляет 4—10% от толщины листа, сцепление защитного слоя с основным металлом происходит за счет диффузии при одновременном действии температуры и давления. Плакирование защищаемого металла проводят как с одной, так и с обеих сторон защищаемого материала. Механотермический способ применяют обычно для получения листового биметалла, однако возможно получить биметаллический материал также за счет пластического деформирования отлитых заготовок, для чего плакирующий металл заливают в форму с установленной в ней стальной заготовкой. Бн-метал аический прокат нашел большое применение в нефтеперерабатывающей промышленности для корпусов аппаратов, в криогенной технике для снижения массы и повышения сопротивления материала к действию низких температур для вакуумплотного оборудования при транспортировании и хранении сжижженных газов. Представляет интерес биметаллический прокат из сплавов АМг-6+сталь XI8H9T, выпускаемый промышленным способом при толщинах до 10 мм. Полученные биметаллические листы имеют следующие механические свойства Ов = 550—640 МН/м, От = 400—500 МН/м, 0=15— 20%, прочность сцепления слоев 100 МН/м, Стср = =50 МН/м. . Высокое относительное удлинение обеспе- [c.80]

Анализ радиограмм образца из высокопрочного чугуна выполненный Л. И. Марковской, позволил сделать вывод, что в процессе износа содержание углерода в поверхностных слоях увеличивается, а в глубинных слоях уменьшается [44]. Исследование изменений количества Y-фазы и углерода в поверхностных слоях образца показало, что содержание углерода изменялось идентично количеству уфазы. Было отмечено также снижение темпа износа и одновременно увеличение содержания карбидной фазы в поверхностных слоях при увеличении давления. В большинстве случаев появление аустенита в поверхностях трения приводило к увеличению износостойкости материала. Таким образом, было установлено, что в процессе трения в результате интенсивной пластической деформации при повышенных температурах происходит диффузия, приводящая к перераспределению химических компонентов сплава. Процессы фазовых превращений и изменение концентрации химических элементов существенно изменяют свойства поверхностных слоев металла, что влияет на его сопротивление изнашиванию. [c.22]

С течением времени объекты токсикологических исследований усложняются. В настоящее время часто приходится изучать ядовитость и опасность малолетучих соединений при длительном воздействии всевозможных смесей веществ, часто включающих в себя аэрозоли конденсации, и др. С перечисленными проблемами токсиколог сталкивается, в частности, при изучении биологического действия пластических масс. Смеси веществ, образующихся из пластических масс при их окислительной и тепловой деструкции, под воздействием излучений и т. д.— прежде всего предмет пристального изучения для химиков. Впредь до расшифровки состава смесей, определения кинетики соответствующих химических реакций, а также динамики физико-химических процессов (адсорбции, десорбции, диффузии и др.) некоторые авторы рекомендуют установить хотя бы временно критерий токсиколого-гигиени-ческой оценки полимеров и изделий из них, т. е. выбрать не-ко юрую единицу для характеристики возможной опасности материала. В. Д. Бартенев и соавторы считают, что эта единица должна учитывать вес, площадь материала, фактор времени и др. В качестве одного из возможных вариантов решения предлагается потенциальная насыщенность воздушного объема, измеряемая в м7м , т. е. показывающая, какая поверхность пластика (поверхность выделения возможных вредностей) приходится на 1 м воздуха. [c.28]

БЛОКИ МОЗАИКИ - участки монокристалла или зерна (субзерна) поликристалла, отличающиеся нена-рушеннот кристаллической решеткой и разориентированные (смещенные или повернутые) относительно друг друга на доли градуса. Характеризуют несовершенство кристаллической структуры, связанное с наличием дефектов в кристаллах. Совокупность Б. м. (рис.) образует мозаичную структуру кристалла, понятие о к-рой возникло в начале 20 в. при изучении отражения рентгеновских лучей кристаллами. Подобная структура образуется при криста.1лизации вещества из расплава, вследствие пластического деформирования материала, в результате. чартенситного превращения стали, при отпуске закаленных сплавов, распаде пересыщенных твердых растворов, облучении материала нейтронами и т. д. Эта структура влияет на протекание таких процессов, как диффузия, абсорбция, адсорбция и т. п. Границей между Б. м. служит система дислокаций, вдоль и вблизи к-рых кристаллическая решетка искривлена. Два блока, разделенные такой границей, разориентированы относительно друг друга на угол , связанный с расстоянием й между дислокациями и Блоки мозаики в кристалле. [c.146]

Значительного уплотнения изделий можно добиться с помощью так называемого активированного спекания. В предыдущем разделе было показано, что спекание в основном определяется переносом вещества путем пластического течения и объемной диффузии. Скорость протекания этих процессов в сильной степени зависит от дефектности кристаллической решетки спекаемых материалов и повышается с увеличением дефектности. Повысить активность порошков можно с помощью различных приемов тонким помолом спекаемого материала, введением малых добавок, применением в качестве сырья ннзкотемпературных метастабильных модификаций, если они имеются, получением сырья низкотемпературным разложением солей. [c.187]

Жидкофазовое спекание гранул. Пористая гранула обжигаемого материала, образовавшаяся в результате твердофазового спекания, при появлении жидкой фазы испытывает сильную усадку. В процессе уплотнения гранул в присутствии расплава различают три стадии 1) перегруппировка мелких частиц в результате их пластического течения совместно с жидкостью 2) заполнение пор в результате протекания реакций минералообразования по механизму растворение —осаждение 3) процессы рекристаллизации, которые могут протекать и без участия расплава . Основной вклад в усадку гранул вносит процесс пластической перегруппировки частиц. Он протекает в результате смачивания частиц жидкой фазой, приводящего к развитию капиллярных сил, оттягивающих частицы, и под воздействием сил, обусловленных поверхностным натяжением расплава. Скорость роста контакта между срастающимися частицами, реагирующими с жидкой фазой (и соответственно скорость усадки), по данным ряда исследователей, прямо пропорциональна поверхностному натяжению расплава, коэффициентам диффузии ионов в расплаве и времени обжига и обратно пропорциональна радиусу частиц и температурё. С увеличением размера частиц их спекание замедляется. [c.202]

Если между пластическим материалом и средой просекает реакция или существует очень большой градиент соицеитрацнн, то можно видеть, как диффундирующий аствор отде.юп от сухой части материала резкой ли-шей. Это явление наблюдали, например, при диффузии зоды в сухую целлюлозу, при диффузии некоторых рас-гворнтелей в пластичсские материалы, при диффузии [c.179]

С повышением температуры усилия, необходимые для быстрого уплотнения, уменьшаются. По мнению авторов [277], быстрый линейный рост плотности в области невысоких давлений объясняется процессом деформирования и затягивания частиц в поры, а перегиб и последующий замедленный рост плотности связаны с процессом объемной диффузии. Третий этап усадки характеризуется очень медленным увеличением плотности, что является следствием криповых процессов при совместном воздействии сил поверхностного натяжения и приложенного внешнего давления (крип пористого материала происходит диффузионным путем). Приложение дополнительного внешнего давления (после предварительной достаточно длительной выдержки под меньшим давлением) приводит к скачкообразному росту усадки, вызываемому пластической деформацией, после чего вновь идет медленная усадка за счет диффузионного течения вещества. [c.115]

Важным физико-химическим процессом при получении керамических изделий является процесс спекания, при котором происходит уплотнение материала, рост неравновесных зерен, уменьшение количества дефектов их решетки ( отдых ) и снятие имеющихся напряжений в контактных участках материала. За последние годы в области исследования процессов спекания порошкообразных тел накоплен большой теоретический и эксперихментальный материал. Однако теория процесса спекания еще далека от завершения и пока еще нет общепринятых однозначных представлений о механизме спекания сверхчистых окислов. Одни исследователи отводят основное значение объемной самодиффузии или поверхностной диффузии, другие — пластическому н вязкому течению, испарению и конденсации материала. Полностью не изучены еще кинетика процесса спекания, влияние различных факторов на процесс и вопросы, связанные с его управлением. Особое, Б НИмание следует обратить на исследование механизма переноса вещества при спекании. Возможно, что у окислов металлов постоянной валентности (AI2O3, ВеО, MgO и др.) при высоких температурах в восстановительной газовой среде наблюдается отклонение от их стехиометрического состава. Однако степень этого отклонения и его роль при процессе спекания пока еще неизвестны. При изучении этого процесса должны быть применены методы электропроводности при высоких температурах, изучение спектров поглощения и люми-.несценции, методы фазовоконтрастной микроскопии, электронной микроскопии и особенно многолучевой интерферометрии. [c.17]