Исследование энергии активации (склерометрия)

Анализ результатов многочисленных исследований отечественных и зарубежных ученых показывает, что в основе любых моделей изнашивания лежит соотношение между параметрами внешнего воздействия и критическими свойствами материалов, характеризующими их реакцию на это воздействие. Чаще всего рассматривают отношение энергии внешнего воздействия к удельной энергоемкости деформируемых объектов, накопленной к моменту образования продуктов изнашивания. Несмотря на кажущуюся обоснованность такого подхода, во многих случаях точность прогнозирования износостойкости материалов по указанному энергетическому соотношению оказывается невысокой. Это имеет место: при фазовых превращениях и рекристаллизации в процессе изнашивания; фазовых превращениях и рекристаллизации в процессе изнашивания; при неучете структурной неоднородности, хрупкости и неоднородности насыщения изнашиваемых объемов внутренней энергией, существенно неодинаковых на различных масштабных уровнях нагружения при соответствующих различных жесткостях напряженного состояния поверхности материалов и в ряде других случаев.

В настоящее время преобладает мнение о том, что локальные периодически повторяющиеся импульсы внешнего воздействия (энергии, давления, скорости и т.п.) в большинстве случаев фрикционного взаимодействия пар трения, а также при контакте твердых поверхностей с жидкими средами и прочими субстанциями имеют динамический характер. При этом изнашивание материалов происходит в результате суммирования повреждений под воздействием спектра импульсов различной интенсивности. Очевидно, что интенсивность внешнего воздействия будет определяться средним значением энергии импульсов, их частотой и продолжительностью, а также масштабным фактором. Анализ показывает, что по мере увеличения объемов, где происходят необратимые структурные изменения, и глубины слоя, испытывающего упругопластические деформации, происходит: увеличение жесткости их напряженного состояния и склонности к охрупчиванию, изменение энергии активации элементарных актов атомно-молекулярных перегруппировок, морфологии диссипативных структур, фрактальной размерности эрозионного рельефа и крупности продуктов изнашивания с неодинаковой плотностью насыщения внутренней энергией. [2]

Если по мере возрастания геометрического масштаба изнашивания выделить пять уровней структурных изменений (атомно-молекулярный, микро-, мезо- и суперструктурный и макроскопический), то разумно предположить, что модель процесса изнашивания материалов на каждом масштабном (структурном) уровне должна учитывать комплекс физико-механических свойств, наилучшим образом отражающих сопротивление активируемых объемов внешнему разрушающему воздействию. Справедливость такого предположения подтверждается многочисленными экспериментальными данными, где износостойкость широкого круга материалов с различной степенью корреляции сопоставлялась с энергией активации химических реакций, интенсивностью экзоэмиссии, поверхностной энергией, работой деформации, плотностью дислокаций, степенью деформационного упрочнения, периодом повреждаемости, плотностью скрытой энергии, твердостью, критическим раскрытием трещин, сопротивлением царапанию и срезу и т.п.

Если весьма широкий диапазон переменных условий повреждаемости материалов, от малоинтенсивного окислительного изнашивания до образования продуктов изнашивания вследствие резания, совместить с перечисленными критериями, то для первой половины указанного диапазона наиболее подходящими окажутся химико-физические характеристики, а для второй – физико-механические свойства изнашиваемых материалов. В настоящее время сложилось единое мнение о том, что изнашивание материалов в большинстве случаев представляет собой результат суперпозиции одновременно протекающих разномасштабных процессов повреждаемости, приводящих в итоге к образованию продуктов изнашивания.

В качестве критериев износостойкости должны фигурировать критические потоковые характеристики материалов, раскрытие которых возможно на основе: анализа особенностей распространения в материалах поверхностей разрыва; решения уравнений механики однородных и гетерогенных сплошных сред, пригодных для описания поведения материалов на мезо-, суперструктурном и макроуровнях, и сращивания полученных решений с известными термокинетическими закономерностями повреждаемости материалов при оценке их долговечности. Иными словами хочется сказать о том, что энергия активации есть энергия связи между атомами в кристаллической решетке, на которую в свою очередь влияет и термическая обработка. Минимальная энергия активации наблюдается при отжиге – то есть в равновесном, упорядоченном состоянии, а максимальная – при закалке – наиболее неупорядоченном состоянии. То есть по значениям энергии активации можно судить о твердости поверхности а затем в свою очередь и о износостойкости.

Дата добавления: 2014-05-20; просмотров: 254; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!