Свободная поверхностная энергия тел

Все темы данного раздела:

Цели и задачи создания композиционных материалов (КМ)
  В широком смысле понятие композиционный материал (КМ) (его синонимами являются композит, композиция) – включает в себя любой материал с гетерогенной структурой (т.е. состоящий из дв

Матрицы, ориентации и типу арматуры, назначению
  Армированные КМ можно классифицировать по следующим признакам. По материалу матрицы (материаловедческий принцип) все КМ можно разбить на три группы: композиции с металлической матри

Требования, предъявляемые к армирующим волокнам и материалу матриц.
  Волокна используются в качестве арматуры КМ. Они должны обладать небольшой плотностью, высокой прочностью во всем интервале рабочих температур, технологичностью, минимальной раствор

КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
  Для разработки теории поведения армированных материалов при различных видах нагружения применяются макро- и микромеханический подходы. При макромеханическом подходе КМ рассматривает

И в перпендикулярном направлении
    Рассмотрим, как рассчитать модули упругости армированных КМ по известным упругим характеристикам и объемным концентрациям его компонентов. Остановимся на простейшем

Армированных композиционных материалов
  При растяжении происходит уменьшение диаметра образца (или – ширины, толщины). При деформации стержня относительная продольная деформация

Композиционные материалы, армированные непрерывным волокном
  Развитие методов расчета прочности изделий и конструкций из КМ основывается на использовании следующих трех принципов: 1) расчетная модель и созданные на ее основе методы расчета до

Правило смесей
  Так как свойства КМ определяются свойствами составляющих его матрицы и арматуры, то необходимо установить зависимость свойств КМ от концентрации (количества) этих составляющих.

Оптимальная объемная доля волокон
  В соответствии с уравнением (2.19) прочность КМ должна возрастать пропорционально объемной концентрации волокон Vв. Но это уравнение способно описать прочность ком

Удельная прочность композиции
  Удельная прочность композиции σуд – это отношение предела прочности материала σв к удельной массе g: σуд = σв/g. Измеряют уде

Влияние ориентации волокон на прочность КМ
  В технике обычно использую анизотропные КМ с определенной симметрией свойств. При изучении их физико-механических характеристик реальный, как правило, весьма неоднородный материал п

Критическая длина волокон
Рассмотренные в разделе 2.2.1 формулы для определения прочности КМ справедливы лишь тогда, когда армирующие волокна непрерывны. Если же КМ армированы короткими (дискретными) волокнами, следует учит

Правило смесей
  Прочность в направлении армирования для КМ, упроченных параллельными отрезками волокон, можно оценить по правилу смесей с учетом концевого эффекта. Рассмотрим, какое влияние оказыва

Распределение напряжений по длине волокон
Выше уже говорилось о том, что от матрицы к волокну нагрузка передается касательными напряжениями τ, действующими на границе раздела. Эти напряжения, как и нормальные напряжения в волокнах, на

Статистическая модель разрушения композиционных материалов
Статистическая модель разрушения КМ используется для определения прочности КМ, армированных пучком (или пучками) волокон. Эта модель учитывает возможный разброс свойств волокон по длине. Е

Статистическая прочность композиционных материалов
Поскольку нормальные напряжения у концов волокон малы, волокна здесь оказываются недогруженными. В результате часть волокна неэффективна как элемент, несущий нагрузку. Длина этой части зависит от с

Прочность пучка волокон
Вначале рассмотрим, как зависит вероятность разрушения одного волокна от его длины. Волокно длиной l мысленно разделим на равные отрезки, длина которых равна диаметру dв

Анализ применимости статистической теории для оценки прочности КМ
Как уже указывалось выше, прочность КМ (σв)к в соответствии с теорией Б. Розена можно рассчитать как прочность пучка волокон длиной, равной неэффективной длине

Формирование и развитие трещин в КМ
В предыдущем разделе было показано, что использование правила аддитивности (правила смесей) и статистической теории для оценки прочности КМ дают зачастую противоречивые результаты. Полезным дополне

Прочность КМ на сжатие
Изучая поведение КМ при одноосном сжатии вдоль волокна, рассматривают двумерную модель (рис. 2.20). Она состоит из жестких параллельных пластинок-волокон единичной толщины с длиной l и ширин

Методы определения механических свойств армированных КМ
Новые КМ разрабатывают обычно в два этапа. На первом этапе – расчетном – анализируют предполагаемые условия нагружения конструкции из КМ и оценивают возможности материала, рассчитывая его упругие к

Растяжение
Испытание материалов на одноосное растяжение – традиционно самый распространенный вид механических испытаний. При растяжении ортотропных КМ в направлении главных осей симметрии можно определить мод

Трехточечный изгиб
Наиболее распространен такой его вид, когда свободно опирающийся на две опоры образец нагружен в середине пролета сосредоточенной силой Р (рис. 3.7, а). Рассчитывая модуль упругости слоистых

Чистый изгиб
Образец - балка нагружен сосредоточенными изгибающими моментами по его концам (рис. 3.7, б). Практически этот изгиб осуществляют, поворачивая специальные блоки-головки, в которых закрепляют концы о

Четырехточечный изгиб
Изгиб по этой схеме можно проводить двумя способами. По первому способу (рис. 3.7, в) две одинаковые силы Р прикладывают внутри пролета на одинаковом расстоянии а от опор; по второму

Растяжение
Испытания на растяжение проводят, нагружая жесткие полудиски, на которые одето испытываемое кольцо (рис. 3.9, а). Предварительно контактирующие поверхности колец и полудисков смазывают графитовыми

Микроскопический анализ
Микроскопический анализ армированных КМ является важным методом определения их структуры, а следовательно, и эксплуатационных свойств. В процессе изготовления и эксплуатации КМ могут сформироваться

Фрактографический анализ
Фактографический анализ (изучение структуры поверхности разрушения, т.е. изломов) является эффективным средством анализа причин эксплуатационных повреждений в КМ. При хрупком внутризеренно

Термодинамическая и кинетическая совместимость компонентов
Большинство КМ – представители термодинамически неравновесных систем, для которых характерно наличие развитой сети внутренних границ раздела и градиентов химических потенциалов элементов в матрице

Виды межфазного взаимодействия
В соответствии с классификацией А. Меткалфа по видам межфазного взаимодействия все КМ делятся на три класса. К первому относятся КМ, у которых волокна и матрица взаимно нерастворимы и не образуют х

Критическая толщина различных покрытий для волокон бора
диаметром 100 мкм и средней прочностью `σf = 3500 МПа и Ef = 380000 МПа   Материал покрытия

Типы связей между компонентами
В КМ связи между матрицей и волокнами могут быть шести типов. Механическая связь (рис. 4.2, а) осуществляется за счет чисто механического зацепления неровностей контактирующих поверхностей матрицы

Уравнения Фика
Первый закон Фика. Уравнение первого закона Фика для одномерной диффузии в направлении х записывается в виде:

Диффузия из бесконечно тонкого слоя в неограниченный образец
  Неограниченный образец считается бесконечной средой (∞ < х < ∞). В точке х0 находится бесконечно тонкий слой диффундирующего вещества (мгн

Диффузия в полуограниченный образец
При диффузии в полуограниченный образец (0 < х < ¥) с нулевой начальной концентрацией С (х, 0) = 0 из другого полуограниченного образца (– ¥ < х< 0) с посто

Функция ошибок Гаусса, ее производные и интегралы
  ~ exp(z2)´ ´erfc (z) – ½ 4pz´ ´exp(– z2) – ½ 2p&acut

Диффузия в среде со сферической симметрией
Распределение концентрации С вещества, диффундирующего в сферически-симметричном слое, определяется выражением  

Диффузия в цилиндре с постоянной концентрацией на поверхности
Распределение концентрации диффундирующего вещества в цилиндре радиусом rц при постоянной концентрации С1 на поверхности выражается уравнением

Диффузионное растворение цилиндрического включения в матрице
Если самодиффузия внутри включения мала по сравнению с диффузией в матрице, толщина переходного слоя значительно меньше размеров включения и на границе включения с матрицей выполняется условие терм

Смачивание и растекание
Способность смачивать твердые тела – важная характеристика взаимодействия жидкости с поверхностью твердого тела. На практике с явлением смачивания приходится встречаться при плавке, нанесении защит

Поверхностное натяжение
Поверхностное натяжение жидкости, sЖ-Г, равно но величине ее удельной поверхностной энергии или энергии, которая необходима для обратимого, изотермического образования единицы нов

Температуре плавления.
Металл sж, Н/м Металл sж, Н/м Металл sж, Н/м Металл

Поверхностная энергия твердых тел
Строго говоря, поверхность кристаллических тел имеет свободную поверхностную энергию (скаляр) и поверхностное натяжение (тензор) в отличие от жидкостей, для которых поверхностное натяжение и энерги

Твердое тело - жидкость
К сожалению, до настоящего времени отсутствуют надежные экспериментальные методы определения свободной поверхностной энергии на границе твердое тело - жидкость. Однако отдельные попытки, эксперимен

Условия смачивания никеля расплавами металлов в водороде
Смачивающий металл Т, К tвыд., с Среда Смачивающий металл Т, К tвы

Смачиваемость оксидов расплавленными металлами
Смачивающий металл Т, К Среда qс, град Al2O3 Алюмин

Смачиваемость карбидов расплавленными металлами
  Смачивающий металл Т, К Среда qс, град B4C Алю

Смачиваемость боридов расплавленными металлами
  Смачивающий металл Т, К Среда qс, град CrB2 Ал

Смачиваемость нитридов расплавленными металлами
  Смачивающий металл Т, К Среда qс, град AlN Алюминий &nb