7. Пластическое деформирование кристаллических твердых тел.

Под деформированием понимают изменение размеров и формы тела под воздействием приложенных сил. Данные изменения происходят при воздействии внешних сил, приложенных к телу, или различных физико-механических процессов, протекающих в самом теле (например, усадки, фазовых превращений и т.п.). Различают упругую и пластическую (остающуюся после снятия нагрузки) деформации материалов.

Если после прекращения действия внешних сил деформация устраняется (исчезает), то ее называют упругой. Она не вызывает заметных остаточных изменений в структуре и свойствах материала.

В основе пластической деформации лежит сдвиг — необратимое перемещение одной части материала по отношению к другой. Пластическое деформирование материалов связано с перемещением дислокаций при любых скоростях и температурах деформирования. Различают две разновидности сдвига: скольжение и двойникование дислокаций. Деформирование скольжением осуществляется по плоскостям и направлениям, на которых плотность атомов максимальна и сопротивление сдвигу минимально. Направление, принадлежащее плоскости скольжения, и сама плоскость скольжения образуют систему скольжения.

Скольжение дислокаций начинается при воздействии касательного напряжения, превышающего некоторое критическое значение.

При деформировании двойникованием происходит переориентирование части кристалла в новое положение. Данное положение зеркально симметрично по отношению к недеформированной части. Двойникование по сравнению со скольжением играет существенное значение в деформировании материалов.

Монокристаллы, не имеющие границ зерен, но содержащие дислокации, легко деформируются. Пластическое деформирование в поликристалле происходит деформированием монокристаллов путем сдвига (скольжения) или двойникованием. Материалы с поликристаллической структурой состоят из кристаллов, расположенных хаотично, следовательно, и плоскости скольжения отдельных кристаллов расположены также беспорядочно, что является препятствием движению дислокаций. При деформировании металла увеличиваются его прочностные характеристики, снижаются вязкость и пластичность. Пластическое деформирование металла приводит также к изменению его физических свойств

8. Явление адгезии твердых тел.

Трение часто является следствием действия сил адгезии. Адгезией называют поверхностное явление, связанное с возникновением сцепления между атомами и молекулами поверхностных слоев контактирующих тел,. Преодоление сил адгезии поверхностей двух контактирующих поверхностей тел происходит в момент начала их взаимного перемещения.

Перемещение элементов структуры какого-либо тела, определяющее внутреннее трение, связано с преодолением сил сцепления между атомами и молекулами внутри структуры. Если силы сцепления действуют внутри тела, то они обуславливают когезию, если на поверхности — адгезию.

Взаимное перемещение поверхностей твердых тел при их взаимодействии связано с преодолением сил адгезии. Чем больше площадь контакта реальных тел, тем прочнее адгезионное сцепление. Частицы поверхностных слоев взаимодействующих тел создают поле сил. Воздействие этого поля сил убывает с увеличением расстояния от поверхности. Этим объясняется то, что для проявления сил адгезии требуется достаточное сближение поверхностей.

При взаимном перемещении двух твердых тел сопротивление трения складывается из адгезионной Fа и когезионной (деформационной) Fк составляющих. В зависимости от условий трения значения составляющих Fа и Fк могут увеличиваться, уменьшаться или быть равными нулю. Энергия взаимодействия совершенно чистых (ювенильных) поверхностей максимально (предельно) сближенных тел коррелирует с их свойствами: типом кристаллической решетки, ее параметрами и т.д.

Адгезия зависит от силы межмолекулярного взаимодействия между твердыми телами. Атомы и молекулы поверхностных слоев твердых тел находятся в неравновесном состоянии. Оно характеризуется значительной величиной поверхностной энергии, достигающей для металлов значений порядка 2000-4000 эрг/см2. Это способствует активному взаимодействию поверхности твердых тел с атомами и молекулами окружающей среды (жидкости, газа или твердого тела), что оказывает существенное влияние на процессы трения и изнашивания.

Для образования прочной адгезионной связи между поверхностями твердых тел необходимо привести их в соприкосновение в достаточном количестве точек. При этом контактирующие поверхности не должны иметь каких-либо пленок, загрязнений, т.к. взаимодействие в этом случае будет происходить не между телами, а между пленками.

Определяющим фактором в процессе образования адгезионной связи является геометрический фактор, характеризуемый величиной площади истинного контакта.

Адгезионные связи между касающимися поверхностями возникают вследствие действия межповерхностных сил и сил молекулярного сцепления на поверхности раздела. Данные связи зависят от особенностей электронного строения контактирующих тел, концентрации валентных электронов, плотности свободных электронов на поверхности раздела.