Металлы кристаллы, разрушение

Энергия кристаллической решетки. Энергия кристаллической решетки оценивается количеством энергии, которое необходимо затратить для разрушения кристаллической решетки на составные части и удаления их друг от друга на бесконечно большое расстояние. По значениям энергии кристаллической решетки можно судить о типе химической связи в веш естве и ее энергии. Понятно, что наибольшую энергию кристаллической решетки имеют ионные и ионно-ковалентные кристаллы, наименьшую — кристаллы с молекулярной решеткой (табл. 17). Металлы по величине энергии кристаллической решетки занимают промежуточное положение. [c.166]

При химических реакциях металлов с кислотами с атомами металлов происходят следующие превращения а) разрыв связей между атомами в кристалле б) отрыв электрона от нейтрального атома в) взаимодействие полученного иона металла с водой (т. е. гидратация иона металла). Следовательно, если активность отдельного (изолированного) атома определяют лишь по энергии ионизации или потенциала ионизации, то активность твердого металла в реакции с кислотой — по алгебраической сумме энергий ионизации, разрушения кристаллической решетки и гидратации. Чем меньше эта сумма, тем активнее металл реагирует с кислотой. Например, для лития она меньше, чем для натрия, рубидия, калия, а для кальция меньше, чем для натрия. [c.173]

Рассмотрим теперь адсорбционное (в отсутствие коррозии или растворения) влияние среды и ПАВ на механические свойства компактного материала — моно- или поликристаллического либо аморфного твердого тела. Это явление было открыто П. А. Ребиндером на кристаллах кальцита (1928 г.) и получило название эффекта Ребиндера. Очень характерно его проявление на ряде пластичных металлов. Так, будучи весьма пластичными по своей природе, монокристаллы цинка под действием микронной ртутной пленки или же массивные цинковые пластины при нанесении капли жидкого галлия или ртути хрупко ломаются уже при очень малых нагрузках (рис. 6). По Ребиндеру, общее термодинамическое объяснение таких явлений состоит в резком понижении поверхностной энергии о и тем самым работы разрушения вследствие адсорбции из окружающей среды (или контакта с родственной жидкой фазой). Одной из наиболее универсальных и вместе с тем простых моделей, связывающих прочность материала Рс с величиной ст, служит схема Гриффитса, являющаяся по сути приложением теории зародышеобразования к решению вопроса об устойчивости трещины и устанавливающая пропорциональность Рс ст . [c.312]

Прессованные брикеты, которые изготовляют из порошкообразных металлов, окислов, карбидов и т. д., можно перевести в компактное состояние длительным нагреванием при высокой температуре, так чтобы во время этого процесса либо вообще не появлялась жидкая фаза, либо, как это чаще бывает, появлялась бы в очень небольшом количестве . Упрочнение происходит главным образом за счет рекристаллизации кристаллов, разрушенных при деформации их кристаллической решетки. [c.566]

Говоря о неполимерных телах, обратим внимание на то обстоятельство, что феноменологическое изучение кинетики их разрушения (долговечность металлов, кристаллов, стекол — см. гл. П и III) приводит к иному, чем для полимеров, положению с энергиями активации разрушения. Здесь энергии активации разрушения, найденные по средним напряжениям (о), оказываются близкими к энергиям связи атомов в телах (см. табл. 3, 9 в гл. II). Это позволяет предположить более простую, чем в полимерах, связь между локальными и средними напряжениями, большее постоянство (как при разных напряжениях и температурах, так и во времени) коэффициента у (произведения коэффициента перенапряжений на активационный объем). Одной из задач прямых исследований и должна явиться проверка данных соображений. [c.272]

К сожалению, как уже отмечалось, для неполимерных материалов нет возможности описать процессы разрушения с той же степенью детальности, как для полимеров. Разумеется, есть очень много данных о структуре металлов, кристаллов и т. д., о поведении структуры при деформировании материалов, о макроскопических трещинах в таких телах. Много данных имеется и о кинетике деформирования металлов и кристаллов, в том числе и о деформировании как термоактивируемом процессе (см., например, [49—56, 61—66, 240—249, 974, 985, 1001] и библиографию в этих работах). Но мало систематических исследований по кинетике разрушения, которые приводили бы к ясным и наглядным представлениям о ходе разрушения с момента приложения нагрузки до полного разрыва образца, хотя в общем и по изучению закономерностей разрушения металлов и кристаллов имеется чрезвычайно много работ. [c.358]

Из всех видов коррозии наиболее опасна межкристаллитная коррозия. В этом случае вследствие разрушения металла по границам кристаллов связь между ними нарушается, коррозия быстро продвигается вглубь по межкристаллитным границам, достигает металла основного слоя двухслойной стали, что приводит к разрушению детали машины или аппарата. Часто межкристаллитная коррозия не изменяет внешнего вида металла и разрушение детали может наступить неожиданно. На фиг. 101 представлена структура [c.151]

Особенностью этого вида разрушения по сравнению с обычной коррозионной усталостью является соизмеримость периодически напряженных участков с размерами отдельных кристаллов металла (напряжения второго рода). В связи с этим на кавитационную стойкость сплавов большое влияние оказывают механическая прочность, структура и состояние границ зерен сплава. Например, чугун с шаровидным графитом более устойчив к кавитации, чем обычный чугун, а еще более устойчивы стали. [c.341]

Межкристаллитная коррозия состоит в том, что разрушение металла идет по границам составляющих его зерен (кристаллов), вследствие чего ослабляется связь между ними, и агрессивная среда проникает все глубже п глубже в тело металла. Этот вид коррозии наблюдается, например, в некоторых легированных сталях при нагреве их д6 Ш 9ОТ С, при действии щелочей на железо и в других случаях. Межкристаллитная коррозия очень опасна, потому что происходящие в металле изменения не отражаются на внешнем виде детали, ее объеме и весе и трудно поэтому судить, о снижении ев прочности.. [c.173]

Легко заметить, что это соотношение справедливо не только для любого электродного акта, протекающего в прямом (электроосаждение), и в обратном (ионизация) направлениях. Отсюда напрашивается вывод, что грань кристалла, характеризуемая наибольшим равновесным током обмена, должна (при прочих равных условиях) и расти, и растворяться быстрее всех остальных граней. Основное уравнение теории замедленного разряда, оправдавшееся полностью для водородного перенапряжения, может быть применено и для процессов, связанных с ростом или разрушением кристаллической решетки металлов. Величина энергетического барьера (или энергии активации) при электроосаждении металлов представляет собой сумму [c.333]

Кристаллические решетки, образуемые металлами, назызаются металлическими. В узлах таких решеток находятся положительные ионы металлов, а валентные электроны. могут передвигаться между ними в различных направлениях. Совокупность свободных, электронов иногда называют электронным газом. Такое строение решетки обусловливает большую электропроводность, теплопроводность и высокую пластичность металлов — ири механическом деформировании ие происходит разрыва связей и разрушения кристалла, поскольку составляющие его ионы как бы плавают в облаке электронного газа. [c.145]

Основным легирующим элементом, повышающим стойкость металла к коррозии, является хром. При нормальных условиях его присутствие придает металлу стойкость к коррозии от влаги. При повышенных температурах хром придает металлу стойкость к коррозии, вызываемой газовыми агрессивными потоками. Она имеет место в трубах печей, реакторах, теплообменниках нагрева сырья со стороны газопродуктового потока. С ростом содержания хрома стойкость к коррозии увеличивается особой стойкостью обладают хромоникелевые сплавы. Из других добавок очень хорошо проявляет себя молибден. Однако характерным недостатком хромоникелевых сплавов является их склонность к межкристаллит-ной коррозии, при которой процесс разрушения развивается не на поверхности, а по границам кристаллов. Теория это объясняет образованием карбидов хрома при длительном нафевании сплавов выше 350°С. При этом участки, прилегающие к границам зерен или кристаллов, обедняются хромом и теряют свою коррозионную стойкость. Наиболее уязвимы для межкристаллитной коррозии сварные швы. [c.169]

Пластичность металла определяется способностью металла не разрушаясь деформироваться так, что деформации остаются и после окончания действия нагрузки. Пластичность металлов имеет очень большое практическое значение. Благодаря этому свойству металлы поддаются ковке, прокатке, вытягиванию в проволоку (волочению), штамповке. Смещение заполненных атомами металла плоскостей в кристалле в определенных пределах не приводит к разрушению металлической связи. Механизм образования смещений связан с появлением и движением дислокаций. Хрупкими определенное время считались титан, вольфрам, хром, молибден, тантал, висмут, цирконий. Очищенные от примесей эти металлы — высокопластичные материалы, которые можно ковать, прессовать, прокатывать. В табл. 11.3 приведены значения относительного удлинения некоторых металлов, характеризующего их пластичность. [c.324]

Из уравнения (Х1У.26) следует, что грань кристалла, характеризуемая наибольшим равновесным током обмена, должна (при прочих равных условиях) расти и растворяться быстрее всех остальных граней. Основное уравнение теории замедленного разряда (Х1У.26), оправдавшееся полностью для разряда — ионизации водорода, может таким образом быть применено и для процессов, связанных с ростом или разрушением кристаллической решетки металлов. [c.363]

Жидкие кристаллы. Процесс плавления кристаллов развивается по мере разрушения кристаллической решетки, теряющей свою устойчивость постепенно. Для решеток, построенных из относительно простых частиц, этот процесс совершается в очень узком интервале температур (металлы, ионные кристаллы), однако и в данном случае удается фиксировать дальний порядок в жидкости рентгенографическим путем (В. И. Кондратьев), т. е. жидкость сохраняет некоторую кристалличность. [c.113]

Характерной особенностью металлических кристаллов, связанной с ненаправленностью металлической связи, создаваемой мигрирующими электронами, является их способность к пластической деформации. Смещение плоскостей, заполненных атомами, в кристалле металла не означает его разрушения, если только расстояния между ними изменяются в допустимых пределах, так чтобы металлическая связь не нарушалась. [c.266]

Адсорбция ПАВ возможна не только непосредственно на металле анода, но и на кристаллах соли, которые образуются в результате протекания анодной реакции. В этом случае в результате адсорбции ПАВ пассивное состояние электрода наступает быстрее из-за образования такого солевого слоя. Необходимо, однако, заметить, что адсорбция не всегда приводит к торможению анодного процесса. В некоторых случаях возможна активация анодного растворения в результате образования комплексов с ионами растворяемого металла либо вследствие разрушения пассивирующего слоя частицами ПАВ. Такие явления наблюдаются преимущественно при адсорбции неорганических анионов. Аналогичный эффект отмечен А. И. Левиным с сотрудниками в случае анодного растворения металла (меди) в присутствии органических соединений. Было замечено, что введение высокомолекулярных и коллоидных поверхностно активных веществ влияет также на вязкость раствора. [c.429]

Особенность воздействия состоит в том, что частота этих ударов очень высока. При этом проявляются усталостные явления в металлах. Разрушение происходит в форме выкрашивания, выбивания отдельных кристаллов, и поверхность металла вместо гладкой становится губчатой (рис. 5-4). Интенсивность разрушения иногда весьма высока и может достигать глубины 10—40 мм в год. Это вызывает необходимость частых ремонтов, смены рабочих органов, что приводит к значительному удорожанию эксплуатации гидромашин. Наруше- [c.105]

Особенности абразивного износа С. Г. Бабаев и Л. И. Зильберман [1] связывают с механизмом действия частиц утяжелителя. Гематит, магнетит и кварцевый песок, обладая ребристой поверхностью и острогранной формой, при внедрении в металл производят эффект микрорезания, тем больший, чем крупнее частица, чем больше сила прижатия и чем меньше твердость металла. Кристаллы барита имеют таблитчатый облик, но в буровом растворе они окатываются и приближаются к сферическим, вследствие чего глубоко не внедряются, вызывая пластическое оттеснение металла, сопровождающееся наклепом и лишь в единичных случаях отделением микрообъемов. При многократных воздействиях разрушение носит усталостный характер. Вследствие перенаклепа поверхностные слои становятся более хрупкими, растрескиваются и скалываются. [c.52]

Для сохранения наибольшей активности PdHMgY-катализатора размеры кристаллов металла должны быть близки к 20 А. В процессе окислительной регенерации размер микрочастиц металла может возрастать до 200 А. Раньше это пытались объяснить чувствительностью цеолитных катализаторов, содержащих металлы, к разрушению при соприкосновении с парами воды, но позднее было экспериментально установлено, что такое разрушение катализатора обусловливается в основном процессом агломерации металла. [c.114]

Бывают случаи, когда определенно пористые покрытия катодного металла-дают суш,ественную защиту стали. Пористые свинцовые покрытия эффективны в промышленных атмосферах (они менее эффективны в сельских или морских атмосферах). Ржавчина вообще появляется в порах вскоре уже после выдержки, но потом коррозия перестает развиваться вообще считают, что поры закупориваются сульфатом свинца [112]. Если мы примем идею закупоривания пор сульфатом свинца, то оказывается, что вначале оба металла подвергаются разрушению. Таким образом, какая бы ни была полярность у электродов в ячейке Fe/Pb, ни свинец на этой стадии не является достаточно анодным, чтобы защитить железо, ни железо достаточно анодным, чтобы защитить свинец. В действительности же свинец слегка аноден по отношению к железу, когда на нем конденсируется влага, содержащая серную кислоту. Если образуется непрерывный осадок сульфата свинца, разрушение свинца прекращается, но если образуется непрерывный осадок кристаллов (опыт химической промышленности показывает, что это может иногда случиться), осаждение сульфата свинца на нем будет поддерживать концентрацию РЬ " ниже, чем в случае действия влаги, не содержащей ионов SQ2-, и потенциал будет смещаться в отрицательную сторону сомнительно, смещается ли он достаточно далеко для свинца, чтобы обеспечить катодную защиту железа. Очень тонкое пористое покрытие олова, нанесенное на сталь перед окрашиванием, удлиняет период до появления коррозии (стр. 520), несмотря на то что олово является катодом по отношению к стали при обычных атмосферных условиях. Бриттон предложил разумное объяснение отсутствию интенсивного разрушения он считает, что краска уменьшает эффективность действия оловянного покрытия в качестве катода, поскольку и как показал Мэйн (стр. 501), движение ионов через связующее вещество краски происходит нелегко. Если только участками поверхности, доступными для катодной реакции, являются стенки пор, пронизывающих чрезвычайно тонкое покрытие, катодная поверхность будет, вероятно, меньшей, чем анодная поверхность, и нет основания ждать интенсивного разрушения [113]. Имеется другое возможное объяснение. Коррозия стали, которая начинается с чувствительных точек, может задерживаться или предотвращаться если поры в оловянном покрытии случайно совпадают с чувствительными точками на стали, то можно ожидать, что пористое оловянное покрытие будет уменьшать вероятность зарождения коррозии. [c.581]

Характер адсорбции на отдельных кристаллйграфических плоскостях. При образовании защитных пленок может иметь значение не только плотность упаковки плоскости кристалла, но и соответствие кристаллографической структуры поверхности металла и возникающей пленки. При большом несоответствии в пленке возникают механические напряжения, приводящие к ее разрушению. Иногда кристаллографическая ориентация оказывает влияние на механизмы протекания анодного и катодного процессов электрохимической коррозии металлов. [c.327]

По отношению к металлам и некоторым ковалентным кристаллам весьма активными средами являются жидкие металлы. Эффекты адсорбционного понижения прочности могут быть выражены здесь очень ярко характерным примером служит влияние тоН кой пленки ртути на механические свойства монокристаллов цинкг (рис. XI—30). Чистые монокристаллы способны растягиваться нь сотни процентов, превращаясь при этом в тонкую ленту. По мере деформации растет усилие, которое необходимо прикладывать к образцу для обеспечения дальнейшего деформирования (этот рост напряжения пластического течения по мере увеличения деформации, связанный с увеличением плотности дефектов в кристалле, называется механическим упрочнением, или наклепом, — ср. замечание о зависимости т =т (у) в 2). Лишь при значительных напряжениях порядка нескольких килограммов на квадратный миллиметр (10 Н/м ) и удлинении кристаллов в несколько раз они разрываются. Нанесение ртути резко изменяет поведение монокристаллов уже после деформации около 107о происходит разрыв образцов с хорошо выраженным хрупким сколом по плоскости спайности (плотности базиса (0001)), и напряжение разрушения составляет лишь сотни граммов на квадратный миллиметр (10 Н/м2). [c.338]

В этом случае на поверхности металла возникает множество микроскопических гальванических элементов — микроэлементов и субмикроэлементов, при работе которых растворяется один из компонентов сплава, что приводит к постепенному разрушению поверхностных слоев металла. Электродные потенциалы зависят не только от вида металла, но в меньшей степени и от кристаллической. модификации его, от различных дефектов в решетке кристалла, от напряжения во внутренней структуре. Поэтому все виды неоднородности металла, в том числе и вызываемые такими методами обработки, как ковка, прокат, волочение и пр., могут в той или иной форме и степени влиять на течение коррозионных процессов. Вследствие указанных причин будут возникать химические цепи. [c.455]

В некоторых случаях титан склонен к межкристаллитной коррозии. Так, наблюдалось межкристаллитное разрушение сварных соединений титана в сернокислом растворе (12—187о серной кислоты), насыщенном сернистым газом с примесями мышьяка, двуокиси селена и окиси железа, — металл шва и зона термического влияния сварного соединения подвергались межкристаллитной коррозии. Межкристаллитное растрескивание титана наблюдалось в красной дымящей азотной кислоте, растворах брома в метиловом спирте и в их парах. Имеются сведения о коррозионном растрескивании титана в расплавленном кадмии, в хлорированных углеводородах, а также в воздушной среде при 260° С, когда на поверхности титана имелись сухие кристаллы хлористого натрия. [c.278]

Характерным механическим свойством металлов является их плис 1 ичлость (см. Г.1. VII, 3). Снособность металлов к пластической деформации обусловлена особенностью их кристаллической структуры, связанной с Ещлнчием свободно перемещающихся между узлами решетки электронов. Сментение заполненных ионами плоскостей в металлическом кристалле не приводит к его разрушению, если только расстояния между плоскостями изменяются в пределах, допускающих осуществление металлической связи. [c.217]

Химически графит довольно стоек. Однако в атмосфере кислорода ои сравнительно легко сгорает с образованием диоксида углерода. При этом, естественно, происходит полное разрушение ТИПИЧНОЙ графитовой структуры. При действии же на графит фтора и таких окислителей, как азотная кислота, нитраты, хлораты и т. п., при сравнительно невысоких температурах происходит окисление углерода отнятием четвертого металлического-- электрона. Таким образом, слои графита, состояшие [1з плоских шестиугольников, остаются неразрушенными, а атомы фтора, кнслорода и других окислительных элементов размещаются между плоскостями, несколько раздвигая их. В таких соединениях элементарная ячейка кристалла графита ведет себя подобно атомам металлов. Иногда получаются даже солеобразные соединения, в когорых роль одновалентного катиона играет атом углерода. С некоторь1ми [c.351]

Позднее эта точка зрения была распространена и на металлы, которые не образуют интерметаллидных соединений, но для которых характерно изменение фаз йли образование сегрегаций легирующих элементов или примесей в вершине трещины в ходе пластической деформации вследствие градиента состава здесь образуются гальванические элементы. Варианты этой теории содержат предположение, что трещины образуются механически и что электрохимическое растворение необходимо только для периодического сдвига барьеров при росте трещины [25]. Но хрупкое разрушение пластичного металла вряд ли возможно в вершине трещины. Кроме того, было показано, что удаление раствора Fe la из трещины, образованной в напряженном монокристалле uaAu, сопровождается релаксацией напряжений в кристалле и —. .в результате —немедленным прекращением растрескивания, сменяющимся пластической деформацией [26]. Аналогичным образом, трещина, распространяющаяся в напряженной нержавеющей стали 18-8, погруженной в кипящий раствор Mg lj, останавли- [c.138]

Для проведения групповых реакций в делительную воронку помещают несколько кубических сантиметров исследуемого раствора при соответствующих условиях (pH, присутствие маскирующих веществ и т. д.) и встряхивают о раствором реактива. Отрицательный эффект реакции свидетельствует об отсутствии в растворе ионов металлов, относящихся к данной группе. При измене,нии окраски раствора дитизона можно уже по окраске экстракта или образующихся хлопьев сделать выгод а присутствии в растворе определенного иона металла. Дополнительные реакции обнаружения ионов можно провести в органическом экстракте или в водной фазе. Кроме того, ионы металлов, находящиеся в результате в экстрактах различных групп, после разрушения дитизо,на можно идентифицировать другими способами, например по образованию кристаллов. [c.84]

Сознательный, т. е. научно обоснованный синтез прочности или, вернее, носителя прочности реального твердого тела — проблема новых рациональных строительных и конструкционных материалов в современной технике. Она прежде всего и определяет актуальность физико-химической механики, ее выдающееся прикладное значение. Ученые физнко-химнки до последнего времени обычно относились к этой важной проблеме пренебрежительно, считая, что ее разработка — дело технологов и может проводиться эмпирически, без участия физико-химической науки. Со своей стороны, технологи, оторванные от исследователей — механиков и физико-химиков, успешно решали лишь отдельные узкие вопросы, обращаясь к физико-химии только для того, чтобы использовать новые методы измерения. Таким образом, основные задачи не были даже правильно поставлены, не было физико-химических представлений о существе процессов деформирования и разрушения, с одной стороны, и структурообразования — с другой. Даже не выдвигалась проблема установления общих закономерностей в этой важнейшей области науки и практики. Отсутствие современных физико-химических представлений о существе и механизме процессов приводило к техническому формализму в его худшем виде творческое научное исследование подменялось эмпирическими рецептурными сведениями на основе давно устаревших взглядов. Если в области металлов и новых сплавов, а также полимеров и пластиков здесь уже довольно много сделано, то основные проблемы неметалличргких мятрриялов на основе ионных кристаллов (цементы и бетоны, керамика) до последнего времени оставались нерешенными. [c.209]

При введении в систему Ре—С небольших добавок других металлов (легирование) общий вид диаграммы состояния сохраняется. Однако эти добавки способствуют стабилизации одних структурных составляющих и разрушению других. Так, легирование ванадием, хромом, вольфрамом стабилизирует структуру аустенита, что придает стали повышенную твердость и износоустойчиЕость. В то же время случайные включения цементита при этом подвергаются распаду за счет образования более прочных карбидов указанных легирующих металлов. Легирование белых чугунов переходными металлами с сильно дефектной -оболочкой (Т], V, Сг) приводит к разрушению цементита и образованию прослоек чешуйчатого графита между кристаллами сплава. Следствием этого является повышение ударной прочности. Добавки хрома и никеля, расширяющие область аустенита и стабилизирующие ее структуру, обеспечивают повышенную коррозионную стойкость сталей (нержавеющие стали), поскольку в гомогенных системах процессы коррозионного разрушения протекают медленнее. [c.415]

Воды, используемые в системах ППД, обладают в различной степени агрессивностью к бетону, металлам и другим материалам, что существенно влияет на надежность работы нефтепромыслового оборудования. По отношению к бетону агрессивность воды подразделяется на углекислотную, выщелачивающую, сульфатную, общекислотную и др. Углекислотная агрессивность воды выражается в разрушении бетона в результате растворения карбоната кальция под действием угольной кислоты. Максимально допустимое содержание СО2 в воде в зависимости от конкретных условий составляет 3,0—8,3 мг/л. Выщелачивание происходит вследствие растворения в содержащейся в бетоне гидроокиси кальция. Вода обладает выщелачивающей агрессивностью при содержании более 0,4 мг-экв/л НСО3. При содержании в воде хлоридов более 40 мг/л бетон также разрушается в результате выщелачивания. Сульфатная агрессивность воды наблюдается при содержании ионов 80" 250 мг/л и более. При взаимодействии таких вод с бетоном образуются кристаллы гипса, солей и других соединений, что приводит к вспучиванию и разрушению бетона. Общекислотная агрессивность зависит от pH воды. Вода считается агрессивной к бетону при pH = 7. [c.367]

Локальная коррозия в зависимости от размера поражений разделяется на коррозию пятнами,- язвенную и питтинговую (точечную). Если разрушение происходит по границам кристаллов, то такая коррозия называется межкристаллитной (рис. 2). Скорость равномерной коррозии оценивают потерей массы металла на единицу поверхности за единицу времени, г/(см2. ч), а скорость неравномерной коррозии — глубинным показателем (проницаемостью), или толщиной прокорроди-ровавшего слоя металла за единицу времени, мм/год. [c.11]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология