Металл | Свободная поверхностная энергия, sТ-Г, эрг/см2 | Метод измерения | Температура измерения, t, °С | sТ-Г/sЖ-Г |
Пирографит (200) Пирографит (200) Окись магния MgO (100) Кремний Si (111) Титан Ti Цирконий Zr Ниобий Nb | И.В. Обреимова Гилмана » » Нулевой ползучести То же » » | – – – 1,32 1,22 1,23 1,02 |
Разновидностью метода Обреимова является следующий способ определения sТ-Г. В предварительно нанесенную трещину вставляют клин и определяют «критическую» силу, необходимую для дальнейшего развития трещины. Тогда
,
где:
F – критическая сила;
L – глубина первоначальной трещины;
b – ширина образца;
h – толщина отщепляемой части.
В отличие от метода Обреимова, этот способ неравновесный, но его применение исключает опасность адсорбции из атмосферы на вновь образующиеся поверхности вследствие быстрого проведения опыта.
Широкое распространение получил метод расщепления Гилмана, в котором к концам предварительно расщепленного образца прикладывается растягивающая сила. Как и в предыдущем способе, измеряется критическая сила
,
где:
F – критическая сила раскалывания;
L – длина предварительно созданной трещины;
Е – модуль упругости;
b – ширина образца;
h – полутолщина.
Этим методом определяли поверхностную энергию тугоплавких окислов (табл. 4.5).
Для определения свободной поверхностной энергии пластичных твердых тел, в частности металлов, применяется метод Таммана – Удина. Он заключается в том, что тонкая фольга или проволока нагревается до температуры, близкой к температуре плавления металла. Силы поверхностного натяжения стремятся уменьшить свободную поверхность металла, что приводит к уменьшению длины фольги или проволоки. Действие поверхностных сил можно скомпенсировать наложением внешней нагрузки. Чаще всего к образцам подвешивают грузы различной массы. Когда удлинение равно нулю
,
где:
Р – нагрузка;
b – ширина фольги.
Подобным методом определяли sТ-Г титана, циркония и ниобия (табл. 4.5). Отношение sТ/sЖ для титана оказалось равным 1,27, что несколько превышает теоретическую оценку этой величины, выполненную С.Н. Задумкиным (1,15).