Монокристаллы прочность

Прочность кристаллов при растяжении и сжатии изменяется не только от их строения, но и от размера с уменьшением размера она возрастает. Увеличение прочности кристаллов с уменьшением их диаметра (или поперечного сечения) обусловлено повышением степени совершенства их строения и снижением концентрации опасных дефектов дислокаций, пор, трещин и т. п. Вместе с тем полученная при опытах прочность монокристаллов далека от их теоретической прочности, что свидетельствует о высокой степени дефектности их физической структуры. Дефекты кристалла (трещины, царапины, поры, включения) являются местом концентрации напряжений и зоной начала его разрушения при нагрузке. [c.341]

Метод рентгеноструктурного анализа имеет свои особенности и ограничения, он трудоемок, требует получения монокристаллов, часто не позволяет с высокой точностью определить длины связен и валентные углы, расчет структуры кристаллов даже с применением ЭВМ длителен. Все это не умаляет очевидных достоинств метода, области его применения обширны. Знание структуры и энергетики соединений, как простых по составу, так и сложных (комплексные, полимерные), позволяет установить характер и прочность химических связей, уточнить формулу, найти плотность и выявить новые химические соединения в системах взаимодействующих веществ. [c.122]

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]

При поликристаллическом строении (мелкозернистое) плоскости спайности не совпадают в разных зернах, вследствие чего пределы упругости и прочности поликристаллической структуры значительно выше, чем у монокристалла. Чем больше размер зерен, тем сильнее сказываются особенности монокристаллов. С ростом дисперсности зерен уменьшается вероятность совпадения плоскостей спайности и прочность материала возрастает. [c.383]

Величины модулей упругости для кристаллов искусственного графита существенно отличаются от таковых для монокристаллов в силу влияния различного рода дефектов кристаллической структуры. Низкая по сравнению с монокристаллом прочность искусственных графитов яаляется также следствием различного рода макро- и микро дефектов, наличие которых является характерной особенностью их структуры. [c.57]

В пределах внутренней части поликристаллического металла процесс простого скольжения заставляет каждое зерно принять ступенчатое очертание при условии, что его соседи уступают место для образующихся ступенек но практически соседние зерна также образуют ступеньки и, за исключением случайного стечения обстоятельств, ступеньки, образованные смежными зернами, не будут входить одна в другую. Таким образом, при напряжении, достаточном, чтобы произвести скольжение в каждом изолированном зерне, обычный процесс скольжения становится невозможным, исключая может быть внутреннюю часть больших зерен, и должен быть введен какой-то другой метод деформации, требующий большую энергию. Вероятно это является одной из причин, почему поликристаллический металл крепче, чем монокристалл прочность обычно повышается с-уменьшением размера зерна. При использовании одного из методов деформации с переменной нагрузкой первоначальные зерна превращаются в обломки, которые поворачиваются в благоприятном направлении таким путем материал приобретает предпочтительную ориентировку, так как некоторые кристаллические плоскости различных обломков стремятся ориентироваться параллельно направлению приложенной силы. Предпочтительная ориентировка особенно заметна на прокатанном металле, который показывает разные физические свойства (и различное коррозионное поведение), в зависимости от изменения направлений при испытании. [c.344]

Приведем данные теоретической и реально наблюдаемой прочности для монокристаллов некоторых чистых материалов [c.174]

Для изготовления нагревательных элементов обычно используют сплав 20 % Сг—N1 или различные сплавы, содержащие Сг—А1—Ре. Для достижения еще более высокой температуры (до 1400 °С) на воздухе применяют сплав 10 % КН—Р1. от сплав превосходит чистую платину по механической прочности и И1 еет более низкую скорость роста зерен. Монокристалл того же сечения, что и проволока спирали, хуже работает на срез и разрушается. [c.208]

Теоретические значения прочности металла, рассчитываемые по величине энергии, затрачиваемой на образование двух новых поверхностей при преодолении межатомных связей в идеальной решетке монокристалла, во много раз выше значений технической прочности, получаемых при испытании реальных образцов того же металла. Эго расхождение объясняется наличием различного рода дефектов — несовершенств строения кристаллического тела. К таким дефектам — несовершенствам тонкой структуры — относят, прежде всего, дислокации. [c.71]

Наличие дислокаций и плоских дефектов в реальных кристаллах сильно сказывается на механических свойствах твердых тел. Однако это отнюдь не означает, что монокристаллы вещества по прочности всегда будут превосходить его поликристалличе-ские конгломераты. Все будет зависеть от степени взаимодействия дислокаций и плоских дефектов с другими дефектами твердого тела. Так, монокристаллы чистого железа очень пластичны, в то время как стали, имеющие блочную структуру, проявляют прочность в сотни раз большую за счет взаимодействия дислокаций с примесными дефектами. Междоузельные примесные дефекты, как правило, затрудняют движение дислокаций, осложняя механическую обработку металлов. В связи с этим при механической обработке высокопрочных металлов, таких, как титан, молибден, бериллий, вольфрам, обычно проводят их тщательную очистку от примесей азота и кислорода. [c.82]

Прочность связи Сц между двумя соседними атомами углерода в гексагональной плоскости равна 1060 ГПа, по оси с — (С33) 36,5 ГПа и параллельно слоям (С44) — 4,5 ГПа. У идеального графитового монокристалла модуль Юнга в направлении а-оси теоретически равен прочности связи между атомами углерода в гексагоне. В пековых мезофазных волокнах достигнута максимальная величина модуля при растяжении 896 ГПа [9-70], т. е. составляет более 70% от теоретической. Эти показатели пока не достигнуты в УВ из ПАН-волокна. [c.567]

Пространственные коагуляционные структуры, образованные молекулярным сцеплением беспорядочно расположенных коллоидных частичек, например в гелях, не обнаруживают дальнего порядка, свойственного кристаллическим телам, хотя каждая частичка как элемент такой пространственной структуры может быть кристалликом малых коллоидных размеров от 1 до 0,001 мкм. Примером исчезновения дальнего порядка, свойственного отдельному крупному кристаллу — монокристаллу , является переход к беспорядочному срастанию мелких кристалликов — поликристаллическому агрегату, возникающему в обычных условиях кристаллизации при непрерывном уменьшении размеров кристалликов. При этом осуществляется переход к криптокристаллическому (скрытокристаллическому) состоянию, напоминающему стеклообразное, или аморфное, состояние, как его раньше называли, по отсутствию характерной для отдельных кристаллов правильной внешней формы. Однако все такие пространственные структуры, независимо от степени упорядоченности или, наоборот, хаотичности,- характеризуются свойствами твердого тела, определенной упругостью и прочностью. Более того, интересно отметить, что беспорядочность структуры — отсутствие в ней дальнего порядка расположения структурных элементов — всегда приводит к значительному повышению прочности. [c.171]

Развитие физики твердого тела сделало возможным рассчитать прочность кристалла, исходя из прочности межатомных связей [25, с. 13]. При этом структура кристалла считалась идеальной (монокристалл). Однако оказалось, что реальная прочность намного ниже теоретической, ибо материалы всегда содержат дефекты, или они появляются под действием тепловых флуктуаций и напряжений в процессе нагружения. Эти дефекты являются концентраторами напряжений и вследствие этого преимущественными местами разрыва связей. Величина напряжения на дефектах может во много раз превосходить номинальное напряжение, что и объясняет низкие значения реальной прочности. [c.201]

Прочность реальных материалов из-за дефектов их кристаллической структуры значительно ниже прочности идеальных монокристаллов. Если диспергировать материал до частиц, размеры которых соизмеримы с расстояниями между дефектами структуры, то прочность таких высокодисперсных частиц б дет близка к прочности идеальных твердых тел. Отсюда возникла идея о повышении прочности материалов путем их измельчения с последующим свариванием, спеканием уплотненных дисперсных порошков. На основе этой идеи разработано производство новых материалов и изделий из них — порошковая металлургия, металлокерамика. О нанокристаллическом состоянии вещества см. разд. 5.5. [c.315]

В настоящее время разработано большое число ионселективных электродов. В качестве мембран в этих электродах используют различные твердые и жидкие иониты, монокристаллы солей, гетерогенные (осадочные) мембраны. При изготовлении последних для придания мембранам нужной механической прочности применяют инертные связующие материалы, роль которых состоит в создании матрицы для закрепления частиц ионообменного вещества. Помимо указанных, при помощи ионселективных электродов можно определять ионы Са +, (Са ++Мя =+), 2п +, РЬ +, Ьа +, С1-, Вг-, 1-, 5 -, Р-, СЮ , МОз и т. д. [c.137]

Развивая эти положения, А. Ф. Полак пришел к выводу, что внутренние напряжения возникают не только за счет роста контактов срастания, но и в момент их образования и срастания. Поэтому хотя увеличение числа контактов срастания положительно отражается на прочности возникающей структуры, внутренние напряжения срастания оказывают большое влияние и в целом прочность структуры снижается. В связи с этим он считает, что главным условием повышения прочности является обеспечение постоянной скорости процесса срастания кристаллов. Таким образом, прочность системы зависит от соотношения кристаллизационного давления и прочности монокристалла. [c.340]

Кроме ртути резкое уменьшение прочности и пластичности цинковых монокристаллов вызывают другие легкоплавкие металлы, например галлий и олово (температура плавления 30 и 232 С). Присутствие пленки жидкого свинца заметно не изменяет механических свойств цинка, если растяжение проводится 2 с небольшой скоростью. При раство- / рении олова в пленке жидкого евин- ца, нанесенной на поверхность цин- кового монокристалла, разрушение [c.221]

Эксперименты с растяжением монокристаллов цинка вместе с тем поставили и новые вопросы. Например, влияет ли на проявление эффекта агрегатное состояние наносимой металлической пленки Чтобы ответить на этот вопрос, опыты проводили при температуре ниже температуры плавления металлопокрытия. При замораживании ртутной пленки нанесенной на монокристаллический цинк, снижения прочности и хрупкости цинка уже не наблюдалось. Следовательно, для проявления адсорбционного понижения прочности твердого [c.221]

В идеальных телах, особенно монокристаллах, как было указано, существует правильный порядок расположения атомов или ионов, которые образуют правильные ряды в виде пространственной сетки. Однако в различных реальных телах существуют дефекты — слабые места с пониженной прочностью. Они и являются причиной того, что прочность реальных твердых тел в несколько сотен раз ниже, чем прочность идеальных кристаллов и стеклообразных веществ. [c.234]

Прочность монокристаллов гидратных соединений, составляющих цементный камень, изучена В. В. Тимашевым с сотр. Установлено, что большей прочностью (1300—2000 МПа) обладают кристаллы низкоосновных гидросиликатов кальция (табл. 10.3). [c.340]

К настоящему времени синтезированы в форме монокристаллов многие кристаллогидраты, определены их физико-технические свой ства, изучены закономерности срастания различных кристаллогидратов друг с другом и прочность сростков кристаллов разного типа, разработаны модели цементного камня как композиционного ма [c.380]

Некоторые свойства карбидов приведены в табл. 12.21. Карбиды ниобия и тантала можно получить в виде усов или нитевидных монокристаллов с очень высокой прочностью. [c.339]

Молекулярные кристаллы также представляют обширные возможности для изучения влияния состава жидкой среды на понижение прочности твердого тела. Так, для неполярных веществ, например твердых углеводородов, наибольшие эффекты понижения прочности проявляются под действием жидких неполярных сред, тогда как по мере увеличения полярности среды происходит повышение межфазной энергии и ослабление эффектов уменьшения прочности. Это иллюстрируется рис. XI—28, на котором в координатах, отвечающих уравнению Гриффитса, сопоставлены отношения прочностей чистых образцов нафталина Ро и — в Присутствии среды и соответствующих значений межфазной энергии 0о и Ста поверхностная энергия определялась расщеплением монокристаллов нафталина по методу Обреимова — Гилмана (см. 4 гл. I). Опыты с водными растворами типичных поверхностно-активных веществ (спиртов и кислот жирного ряда) показали, что [c.337]

Согласно наиболее распространенной гипотезе, кристаллизация твердых углеводородов из масла, приводящая к его застуднева-Пию, рассматривается как образование в системе парафин — масло пространственной сетки (или каркаса), которая, иммобилизуя жидкую фазу, препятствует ее движению. Сцепление частиц дисперсной фазы происходит по ребрам монокристаллов, где наблюдается разрыв пленок дисперсионной среды образовавшийся гель обладает определенной механической прочностью. Другая гипотеза связывает застудневание с возникновением сольватных оболочек жидкой фазы вокруг кристаллов парафина. Дисперсионная среда, иммобилизированная вокруг дисперсных частиц, значительно увеличивает их объем, что повышает внутреннее трение всей системы и понижает ее текучесть. Предполагают, что при сдвиге, обусловленном механическим воздействием, толщина сольватных оболочек уменьшается и гель может превращаться в золь. При понижении температуры масел развитие процесса ассоциации приводит к образованию мицелл, вызывающих застудневание системы независимо от того, выделяется твердая фаза или нет. Добавление депрессоров значительно снижает как статическое, так и динамическое предельное напряжение сдвига депрессоры задерживают появление аномальной вязкости, сдвигая начало образования структуры в область более низких температур. [c.151]

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]

Большая прочность связи А1—О—А1, плотная кристаллическая структура предопределяют большую теплоту образования, высокую температуру плавления (порядка 2050°С), большую твердость и огнеупорность оксида алюминия. Так, корунд по твердости уступает лишь алмазу (а также карборунду и эльбору) и применяется в качестве абразивного материала в виде корундовых кругов и наждака. В качестве абразивного и огнеупорного материала широко используется также искусственно получаемый из бокситов сильно прокаленный АЦОз, называемый алундом. Благодаря высокой твердости из искусственно получаемых монокристаллов корунда (в частности рубины) [c.527]

Начиная с некоторых степеней ориентации — и тем раньше, чем менее полярен полимер, или чем ниже плотность энергии когезии, — происходит фибриллизация, т. е. распад волокна или пленки при любых типах нагружения на пучки тончайших фиб рилл, которые обладают огромными прочностями (у полиэтилена—почти 5-10 Па 24, т. 2, с. 363—371], но еще не являются элементарными и при разрыве распадаются на еще более тонкие элементы, представляющие собой уже, по-видимому, линейные монокристаллы ( усы ). Теория фибриллизации пока не развита, хотя ясно, что в какой-то мере этот эффект связан с исчезновением проходных межфибриллярцых цепей, вовлекаемых в кристаллическую решетку. Аналогичным образом ведут себя и суперориен-тированные системы, полученные из жесткоцепных полимеров. Видимо, в обоих вариантах кристаллическая решетка представляет собой некий гибрид обычной решетки и нематической (или смектической) фазы, что порождает дефицит поперечной прочности. [c.227]

Насколько высоки резервы прочности ориентированных полимеров, вндно из того, что на практике наибольшая прочность, достигнутая при ориентационной вытяжке капроновых волокон, равна 1—1 ,510 МН/м , что в 20—30 раз ниже теоретической прочности. Наибольшая прочность вдоль оси ориентации 0,36-10 МН/м получена для образцов игольчатых монокристаллов полпоксиме-тилена. [c.282]

Наряду с прочностью связи в твердых соединениях большую роль в процессе протекания твердофазных химических реакций играют кристаллическая структура и строение поверхности реагирующих веществ, а также соответствующие дефекты строения этих веществ. В некоторых реакциях этот эффект настолько усиливается, что направление реакции начинает меняться в зависимости от участков кристаллической структуры. Такие реакции называют топохимилескими. При кинетических исследованиях газофазных реакций на медном монокристалле было, например, установлено, что различные кристаллические плоскости имеют разную каталитическую активность и избирательность, что может служить методом избирательного получения продуктов реакции. [c.439]

В настоящее время синтетические алмазы заняли прочное место в промышленности всего мира и их роль здесь непрерывно возрастает. К сожалению, синтезировать крупные монокристаллы алмазов — задача очень сложная. Наибольший размер серийно выпускаемых технических монокристаллов алмаза составляет около 1,2 мм, а для многих промышленных процессов требуются более крупные алмазы. Однако для технических целей могут применяться не только монокристаллы алмазов, но и агрегаты из сросшихся отдельных кристаллов. Поэтому наряду с усовершенствованием синтеза монокристаллов усилия исследователей направлялись и на разработку методов получения поликристаллических алмазов. В природе известны редко встречающиеся по-ликристаллические образования алмаза, которые получили наименования баллас и карбонадо. Они представляют исключительную ценность для промышленного использования благодаря своей изотропности и прочности, превосходящей в среднем прочность монокристаллов [c.143]

Энергия ионной кристаллической решетки может достигать весьма больших значений. Так, для кристаллов ВеО, ЫаС1 и К1 она составляет соответственно 4530, 770 и 632 кДж/моль. Ионные кристаллы имеют высокую прочность, хрупкость, высокие температуры и теплоты плавления, причем перечисленные свойства обусловлены не только значительными величинами энергии кристаллической решетки, но и структурой каркаса ионного монокристалла. [c.78]

Чтобы найти закономерности адсорбционного понижения прочности металлов, надо начинать с простых экспериментов. Поликрис-таллические образцы для этих целей непригодны влияние границ зерен могло оказаться настолько большим, что замаскировало бы основные характерные особенности адсорбционного эффекта. Поэтому берут монокристаллы очень чистых металлов, которые позволяют выяснить главные закономерности и механизм адсорбционного понижения прочности металлов. [c.220]

Пожалуй, наиболее перспективным и важным направлением исследований неорганических веществ на структурном уровне является изучение закономерностей, обусловливающих специфику химических связей в монокристалле при различных способах заполнения и уплотнения узлов кристаллической решетки. Значение этих исследований в конечном счете определяется необходимостью получения твердых тел, свойства которых были бы обусловлены не столько характером связей между монокристаллами в поликристаллите, сколько химическим строением гигантского монолита — монокристалла с любым заданным заполнением и уплотнением узлов кристаллической решетки вплоть до идеального кристалла как единой замкнутой квантово-механической системы с минимумом свободных валентностей на поверхности. Идеал — всегда есть цель, к которой приближается реальность. И ничего нет фантастического в том, что касается создания макромолекул, полностью идентичных обычным молекулам с полным внутренним взаимным насыщением валентностей. Но это — только одна задача она диктуется требованиями создания тел с особой механической, жаро- и противокоррозионной прочностью. Сотни других задач связаны с получением тел с заданным числом и характером дефектов решетки решение этих задач позволит получать твердые тела с нужными химическими и физическими свойствами. [c.274]

Центр выхода винтовой дислокации является высокоактивной точкой поверхности, способной к дальнейшему развитию в виде винтовых нитевидных монокристаллов ( усы ), обладаюших прочностью, близкой к теоретической. [c.112]

Рис. XI-28. Изотермы адсорбционного понижения прочности монокристаллов нафталина в водших растворах ПАВ

Справочник химика 21

Химия и химическая технология