filebar
Методические пособия по сварочным работам

Механизм образования соединений в твердой фазе

Материал САП получают в результате соединения большого числа элементарных частичек пудры в единый плотный продукт. Соединение частичек пудры происходит в процессе холодного и горячего брикетирования и прессования полуфабрикатов. Механизм образования связей между частицами в процессе производства САП можно объяснить, исходя из общих положений об условиях образования соединений в твердой фазе [64, 11, 50].



В общем случае твердое тело можно рассматривать как агрегат атомов, находящихся во взаимодействии. Тип химической связи между атомами и взаимное расположение их в твердом теле определяют физико-химические и прочностные свойства твердого тела.



В связи с этим получение неразъемного соединения двух твердых тел сводится к задаче установления связей между поверхностными атомами соединяемых тел, аналогичных связям, действующим в твердом теле. Для определения условий, необходимых для этого, рассмотрим идеальную схему образования соединения между двумя монокристаллами с идеально гладкими и идеально чистыми поверхностями и совпадающими кристаллическими решетками (рис. 111). Для образования соединения между монокристаллами достаточно сблизить их поверхности на расстояние Δ, соизмеримое с параметром кристаллической решетки. При этом между сопряженными атомами должны возникнуть связи, аналогичные действующим в самом монокристалле, и граница раздела исчезнет.



Произойдет сварка, т. е. образуется неразъемное соединение [11]. Термодинамическая вероятность этого процесса подтверждается уменьшением свободной энергий системы на величину энергии двух исчезнувших поверхностей раздела. Однако даже и в этом идеальном случае для образования соединения требуется затрата некоторой энергии.



Всякому устойчивому состоянию системы соответствует определенный минимум энергии на атом. Поэтому такое состояние может быть изображено некоторой потенциальной лункой (рис. 112) [77]. Переход атома из одного устойчивого состояния в другое возможен при условии преодоления некоторого энергетического барьера, для чего необходимо сообщить атомам дополнительную энергию, называемую энергией активации.



Рассматриваемый случай образования соединения между двумя идеальными монокристаллами не является исключением. Два монокристалла до начала образования неразъемного соединения и один монокристалл после образования соединения представляют собой устойчивые состояния с разной энергией на атом. Поэтому для соединения двух монокристаллов в один требуется затрата внешней энергии. Эта энергия может быть сообщена атомам соединяемых тел при сжатии внешней силой (энергия деформации), а также при сопутствующем нагреве (тепловая энергия). Подведенная энергия будет затрачиваться на преодоление сил отталкивания, вызываемых взаимодействием электростатических полей поверхностных атомов до тех пор, пока расстояния между атомами не станут близкими к межатомным в решетке кристаллов, т. е. пока не начнутся квантовые процессы взаимодействия электронных оболочек атомов. Как только последний процесс станет вероятным, общая энергия системы начнет снижаться до уровня энергии атомов в решетке целого кристалла, и в результате будет достигнут выигрыш в энергии на величину, равную избыточной энергии поверхностных атомов кристаллов до их соединения.



Лучший фотограф Бишкек (Кыргызстан)
Яндекс.Метрика