Методи досліджень дифузійних і сорбційних властивостей.
Усі процеси, що відбуваються у металах і сплавах пов’язані із самодифузією або дифузією.
Самодифузія – перехід атома металу із вузла кристалічної решітки у сусідній вузол під впливом теплового збудження.
Дифузія – перенесення різноманітних атомів, яке супроводжується зміною концентрації компонентів у окремих зонах сплаву. Існує кілька механізмів опису процесів дифузії або самодифузії.(обмінний, циклічний, міжвузловий, вакансійний).
Проте, завжди реалізується той механізм дифузії або самодифузії, під час якого виявляється найменший енергетичний бар’єр (енергія активації), переборюваний атомами. Енергія активації залежить від сил міжатомного зв’язку та дефектів кристалічної решітки, які полегшують дифузійні переходи (енергія активації по границях зерен удвічі менша, ніж у об’ємі зерна).
Дифузія описується законами Фіка (справджується для слабких розчинів або систем з малим градієнтом концентрації речовини, що дифундує):
1-й закон – при t = cost маса дифундуючої речовини, що дифундує в одиницю часу через одиницю поверхні пропорційна градієнту концентрації і коефіцієнту дифузії
d m = - Д дс/дx dS dr.
Знак мінус вказує, що дифузія протікає у напрямку, зворотному до вектора градієнта концентрації, тобто від зони з більшою концентрацією до зони з меншою концентрацією дифундую чого елемента.
Якщо градієнт концентрації змінюється у часі, а коефіцієнт дифузії приймається незалежним від концентрації, процес дифузії описується другим законом Фіка, який виводиться з першого закону:
Сорбція – поглинання водяної пари.
Десорбція – віддача водяної пари.
Адсорбція – притягання поверхнею матеріалу пари води, яка утворює на ней густу полі молекулярну плівку. Відбувається дуже швидко.
Абсорбція –проникання молекул води у міжмолекулярний простір під час насичування поверхні матеріалу водяною парою. Триває повільноЧас досягнення стану рівноваги становить кілька годин
Хемосо́рбція (або Хемосорбційний процес) — це хімічний процес, частинний випадок адсорбції. На відміну від фізичної адсорбції під час хемосорбції не зберігається індивідуальність адсорбтива і адсорбента. При наближенні молекул адсорбтива з поверхнєю адсорбента відбувається перерозподіл їх електронів з утворенням хімічного зв'язку.
Матеріали, які мають високу твердість і зносостійкість.
Роботоздатність матеріалів в умовах тертя залежить від трьох факторів: внутрішніх, визначених властивостями матеріалів; зовнішніх, які характеризують вид тертя та режим роботи; робочого середовища та мастильного матеріалу. Деталі, що піддаються зношуванню, поділяються на 2 групи: деталі, що створюють пари тертя; деталі, зношування яких спричинює робоче середовище. Причина зношування деталей – робота сил тертя. Класифікація зносостійких матеріалів: 1)матеріали з високою твердістю поверхні: матеріали, стійкі до абразивного зношування; матеріали, стійкі до зношування від втомленості; матеріали, стійкі до зношування в умовах великих тисків та ударних навантажень; 2)антифрикційні матеріали: металеві матеріали; неметалеві матеріали; комбіновані матеріали; мінерали; 3)фрикційні матеріали: металеві та неметалічні матеріали. Матеріали, що забезпечують високу твердість та міцність наз. конструкційними. Вони призначені для виготовлення деталей машин, приладів, конструкцій. Конструкційна міцність – це комплексна характеристика, яка поєднує критерії міцності, надійності та довговічності. Конструкційні матеріали класифікують за властивостями, що визначають вибір матеріалу для конкретних деталей конструкцій. Кожна група матеріалів оцінюється критеріями, що забезпечують роботоздатність під час експлуатації. Відповідно до цьго принципу конструкційні матеріали поділяють на метеріали: що забезпечують твердість, статистичну і циклічну міцність; з особливими технологічними властивостями; зносостійкі; з високими пружними властивостями; з малою густиною; з високою питомою міцністю; стійкі до впливу температури і робочого середовища. Деталі машин, приладів, що передають навантаження повинні мати твердість та міцність. Найбільше цим вимогам відповідають сплави на основі заліза – чавуну, а особливо сталі.
Білет №28