Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
1.Строение поверхностных слоев твердых тел
Поверхностью твердого тела называют границу раздела фаз, на которой изменяется физические, механические и химические свойства, присущие данной фазе. В результате процессов адсорбции (прилипания) чужеродных атомов и молекул и их диффузии формируются поверхностные слои, свойства которых существенным образом отличаются от свойств объемных фаз. Когда пограничные слои твердых тел не содержат посторонних примесей, поверхность называют чистой. В этом случае ее свойства также отличаются от свойств объема твердого тела, однако эти различия уже не связаны с загрязнениями и объясняются обрывом кристаллической решетки на границе
2.Механические свойства
Одним из основных параметров качества поверхностного слоя являются физико-механические свойства, которые характеризуются твердостью; структурой; величиной, знаком и глубиной распространения остаточных напряжений; глубиной де— формации слоя; наличием или отсутствием внешних дефектов (микротрещин, ликваций и т. п.).
Физико-механические свойства поверхностного слоя отличаются от исходного материала. Это связано с воздействием силовых и тепловых факторов при изготовлении и обработке заготовок.
Материал поверхностного слоя испытывает упрочнение (наклеп) или разупрочнение; изменяется его структура, микротвердость; образуются остаточные напряжения.
После механической обработки стальной заготовки в поверхностном слое выделяют три зоны (рис. 3.2, а):
1 — зона резко выраженной деформации; характеризуется большими искажениями кристаллической решетки металла, раздроблением зерен, высокой твердостью;
2 — зона деформации; в этой зоне наблюдается вытягивание зерен, наволакивание одних зерен на другие, понижение твердости;
3 - переходная зона; В ЭТОЙ зоне состояние СЛОЯ постепенно приближается К СОСТОЯНИЮ ИСХОДНОГО материала.
3.Кристаллические и аморфные твердые тела.
Аморфные тела и кристаллы. Аморфными называются тела, физические свойства которых одинаковы по всем направлениям. Примерами аморфных тел могут служить куски затвердевшей смолы, янтарь, изделия из стекла. Аморфные тела являются изотропными телами. Изотропность физических свойств аморфных тел объясняется беспорядочностью расположения составляющих их атомов и молекул. Твердые тела, в которых атомы или молекулы расположены упорядоченно и образуют периодически повторяющуюся внутреннюю структуру, называются кристаллами.
Физические свойства кристаллических тел неодинаковы в различных направлениях, но совпадают в параллельных направлениях. Это свойство кристаллов называется анизотропностью. Кристалл поваренной соли при раскалывании дробится на части, ограниченные плоскими поверхностями, пересекающимися под прямыми углами. Эти плоскости перпендикулярны особым направлениям в образце, по этим направлениям его прочность минимальна.
Анизотропия механических, тепловых, электрических и оптических свойств кристаллов объясняется тем, что при упорядоченном расположении атомов, молекул или ионов силы взаимодействия между ними и межатомные расстояния оказываются неодинаковыми по различным направлениям (рис. 98).
Кристаллические тела делятся на монокристаллы и поликристаллы. Монокристаллы иногда обладают геометрически правильной внешней формой, но главный признак монокристалла — периодически повторяющаяся внутренняя структура во всем его объеме. Поликристаллическое тело представляет собой совокупность сросшихся друг с другом хаотически ориентированных маленьких кристаллов — кристаллитов. Поликристаллическую структуру чугуна, например, можно обнаружить, если рассмотреть с помощью лупы образец на изломе. Каждый маленький монокристалл поликристаллического тела анизотропен, но поликристаллическое тело изотропно.
Пространственная решетка. Для наглядного представления внутренней структуры кристалла применяется способ изображения его с помощью пространственной кристаллической решетки. Кристаллической решеткой называется пространственная сетка, узлы которой совпадают с центрами атомов или молекул в кристалле (рис. 99).
Кристаллы могут иметь форму различных призм и пирамид, в основании которых могут лежать только правильный треугольник, квадрат, параллелограмм и шестиугольник (рис. 100).
4.Основные характеристики кристаллического строения твердых тел.
С физической точки зрения к твердым телам относятся только кристаллические тела, для них характерно правильное расположение атомов (кристаллическая решетка)
Несмотря на многообразие кристаллических решеток. Большинство твердых тел имеют решетку 3 типов:
Монокристаллы образуются повторением элементарных решеток. Уних разные свойства по направлениям, дорогие.
Реальные тела-поликристалические. Материалы полученные также повторением крист решеток, где кристаллы расположены хаотично, имеют свойства по направлениям примерно одинаковые. Поликристаллы состоят из зерен, имеющих различные размеры от 1 до 10000 мкм, а граница зернами в порядке 5 амстрем
5.Межатомные и межмолекулярные связи.
6.Физические адсорбция ,хемосорбция,абсорбция.
Адсорбция), изменение (обычно - повышение) концентрации вещества вблизи поверхности раздела фаз ("поглощение на поверхности"). Причина адсорбции - ненасыщенностью межмолекулярных связей вблизи поверхности, т.е. существованием адсорбционного силового поля. Тело, создающее такое поле, называют адсорбентом, вещество, молекулы которого могут адсорбироваться, - адсорбтивом, уже адсорбированное вещество - адсорбатом. Процесс, обратный адсорбции, называется десорбцией.
Природа адсорбционного поля различна. В случае, если адсорбция связна с ван-дер-ваальсовыми связями, то адсорбцию называют физической. Если это валентные связи, т.е. адсорбция проходит с образованием поверхностных химических соединений, то адсорбцию называют химической, или хемосорбцией. Важными чертами хемосорбции являет: необратимость, высокие тепловые эффекты (сотни кДж/моль), активированный характер. Существует множество промежуточных видов адсобрции между физической и химической адсорбцией. Например, адсорбция, вызванная образованием водородных связей. Так же возможны разные виды физической адсорбции. Наиболее часто встречается возникновение дисперсионных межмолекулярных сил притяжения, в связи с тем, что они приблизительно постоянны для адсорбентов с поверхностью любой химической природы (неспецифическая адсорбция). Физическая адсорбция может быть вызвана электростатическими силами (взаимодействием между ионами, диполями или квадруполями); при этом адсорбция определяется химической природой молекул адсорбтива (так называемая специфическая адсорбция). Важную роль играет также геометрия поверхности раздела. если поверхность является плоской, то это адсорбция открытой поверхности, в случае слабо или сильно искривленной поверхности - об адсорбции в порах адсорбента.
7.Макроотклонения от номинального геометрического профиля поверхностей.
Качество поверхностного слоя определяется не только физико-механическими способами, но и микрогеометрией.
Различают макроотклонения поверхностей, волнистость и шероховатость.
Критерий – отношение шага S к высоте профиля R.
8.Волнистость, шероховатость и субмикронеровностей по высоте
Волнистость- совокупность периодически повторяющихся неровностей, у которых расстояние между соседними вершинами или впадинами превышает базовую длину l для имеющейся шероховатости поверхности.
Шероховатость- совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами, выделенная с помощью базовой длины.
Субмикрошероховатость поверхности, имеющаяся на поверхности микронеровностей, обусловленная внутренними дефектами материала, неравномерностью деформирования отдельных кристаллов, микротрещинами, неравномерным ростом пленок и т.д.
9.Профилограмма поверхности твердого тела. Основные характеристики шероховатости поверхности.
10.Опорная кривая профиля поверхности
Опорная кривая профиля поверхности показывает, как изменяется суммарная площадь сечения микронеровности плоскости параллельной некоторой базовой поверхности, при изменении расстояния от самой высокой неровности до рассматриваемого сечения.
Относительная опорная длина профиля()-отношения опорной длины профиля к базовой длине на заданном уровне сечении р
Опорная длина профиля()-сумма длин отрезков отсекаемых на заданном уровне в материале профиля линией эквидистантной средней линии в пределах базовой длины
=∑bi
11. Сферическая модель шероховатой поверхности
При упругом ненасыщенном контакте в вычислениях используют сферическую модель шероховатой поверхности, которую считают абсолютно жесткой, а поверхность менее жесткого тела - абсолютно ровной. Предполагается, что в зонах касания деформирование происходит в соответствии с теорией Герца; взаимным влиянием отдельных контактирующих зон на процесс деформации пренебрегают в связи с тем, что расстояние между зонами значительно больше их диаметров. Результаты, полученные на основании такой модели, удовлетворительно совпадают с экспериментом. Деформационная составляющая силы трения при упругих деформациях в зонах фактического касания обусловлена гистере-зисными потерями, возникающими при скольжении микронеровноетей по поверхности упруго деформируемого тела.
12.Функция распределения вершин микронеровностей по высоте
13.Номинальная,контурная и фактическая площади касания
Площадь фактического контакта зависит от волнистости и шероховатости поверхностей, физико-механических свойств поверхностного слоя и от нагрузки и составляет от одной десятитысячной до одной десятой номинальной площади касания. При высоких нагрузках площадь фактического контакта не превышает 40% номинальной площади. При контактировании двух деталей из различных материалов площадь фактического контакта определяется физико-механическими свойствами более мягкого материала и геометрией поверхностного слоя более твердого материала. При наличии между поверхностями трения тонкой медной пленки, образуемой в условиях режима избирательного переноса (безызносного трения), площадь фактического контакта увеличивается до 100 раз, что позволяет существенно снизить интенсивность изнашивания.
Номинальная площадь – площадь соприкосновения твердого тела, ограниченная внешним контуром контактирующих тел. Аа
Фактическая площадь касания – суммарная площадь дискретных контактных зон. Аr
Контурная площадь – суммарная площадь, образованная при деформации волн. Ас
Аc=5%...15% Aa
Ar=0.01%...0.1% Aa
19.
20-21 20.Границы внешнего трения . 21.Механизм внешнего трения.
25.Соотношение между фактическими площадями касания в статике и при скольжении.
26.Методы экспериментального определения фактической площади касания и сближения при контакте твердых тел.
27-28 Определение коэффициента внешнего трения в зависимости от сближения при упругих деформациях в зонах микроконтактов при ненасыщенном и насыщенном контакте.