Физические свойства поверхностных слоев - презентация, доклад, проект скачать

Нажмите для полного просмотра!

Физические свойства поверхностных слоев, слайд №1

Физические свойства поверхностных слоев, слайд №2

Физические свойства поверхностных слоев, слайд №3

Физические свойства поверхностных слоев, слайд №4

Физические свойства поверхностных слоев, слайд №5

Физические свойства поверхностных слоев, слайд №6

Физические свойства поверхностных слоев, слайд №7

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Физические свойства поверхностных слоев. Доклад-сообщение содержит 7 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Описание слайда:

Физические свойства поверхностных слоев Атомы и другие частицы, находящиеся внутри тела, взаимодействуют при наиболее плотной укладке с 12 соседними . Результирующая всех сил взаимодействия стремится к нулю. Частица, находящаяся на поверхности, взаимодействует с 6 соседними. Равнодействующая сил притяжения со стороны соседей F направлена внутрь тела. Иначе говоря, F действует на граничную молекулу. Поскольку энергия сил притяжения отрицательна, то поверхностная частица обладает энергией, избыточной по сравнению с находящимися внутри (поверхностной энергией). Избыточная энергия характеризует способность к межмолекулярному притяжению поверхностей, которое называют адгезией. Адгезия проявляется в прилипании. Притяжение между слоями атомов внутри тела называют когезией. Наличие нескомпенсированных связей у граничных частиц приводит к оседанию на поверхности молекул окружающей среды, что снижает запас поверхностной энергии. Процесс поглощения поверхностью молекул называется адсорбцией. В результате уменьшения запаса поверхностной энергии выделяется теплота адсорбции.

Слайд 2

Описание слайда:

Процесс, обратный адсорбции, называется десорбцией. Различают адсорбцию физическую и химическую. Физическая адсорбция связана с притяжением инородных молекул за счет сил Ван-дер-Ваальса. Хемосорбция вызвана действием валентных связей. Поверхность в разных точках имеет разную поверхностную энергию. Микродефекты обладают повышенной адсорбционной активностью. За счет физической адсорбции на поверхности молекулы газов и воды оседают в первую очередь на активных участках - центрах адсорбции. Сорбированные молекулы вступают в химическую реакцию с материалом. Так протекает окисление поверхностей, вызывающее коррозию. Образуется окисная пленка. Сорбированная влага и температура стимулируют процесс окисления. Рост окисной пленки сначала происходит быстро, затем замедляется. Пленки различают по толщине: тонкие (толщина до 40 нм), средние (до 500 нм), толстые – видимые (толщиной более 500 нм). Окислы бывают мягкими и рыхлыми, например, у меди, железа и его сплавов (ржавчина). Твердые и сплошные пленки образуются на алюминии, благородных металлах. Свойства окисных пленок обычно существенно отличаются от свойств материала основы. Наиболее важными являются коэффициент теплового расширения, хрупкость, соотношение адгезионной и когезионной прочности. Из-за различия в свойствах пленки могут растрескиваться и отслаиваться, что существенно влияет на изнашивание при трении.

Слайд 3

Описание слайда:

Поверхностно – активные вещества Особое значение имеет физическая адсорбция молекул поверхностноактивных веществ (ПАВ). К ним относятся, в частности, органические вещества, молекулы которых имеют полярные группы (OH, COOH, NH2) и неполярные - CH2 (рис.). Молекулы ПАВ активными группами сорбируются на активных центрах поверхности, образуя молекулярный ворс, который разделяет пару контактирующих поверхностей и существенно снижает трение. ПАВ, адсорбированные на поверхности твердого тела, способны изменять характер взаимодействия с жидкостью (смачивание). В зависимости от того, как ориентируются молекулы ПАВ по отношению к твердой поверхности, последняя может хорошо смачиваться (гидрофильная) или плохо (гидрофобная поверхность). Так, если молекулярный ворс направлен полярными группами к поверхности, а противоположные концы являются неполярными, то смачивание хорошее, если ориентация молекул противоположная – смачивание плохое.

Слайд 4

Описание слайда:

Оценка гидрофильности проводится по величине угла смачивания θ (рис. 5.4) При смачивании 0 ˂ θ ˂ π/2 , при несмачивании π/2 ˂ θ < π. Поскольку система стремится сократить запас поверхностной энергии, то тело пытается уменьшить площадь поверхности. Капля жидкости принимает сферическую форму, так как сфера имеет наименьшее отношение площади поверхности к объему. Поэтому поверхность находится в растянутом состоянии, и если из нее выделить элемент, то действие оставшейся части на элемент можно заменить равнораспределенными по контуру силами натяжения.

Слайд 5

Описание слайда:

Коэффициент поверхностного натяжения Мерой избыточной поверхностной энергии является коэффициент поверхностного натяжения, равный избыточной энергии в расчете на единицу площади поверхности или силе натяжения, действующей на единицу длины контура элемента поверхности. На рис. 5.4. показаны силы натяжения на границах раздела фаз: – твердое тело – жидкость; – жидкость – газ; – твердое тело – газ. Поскольку система находится в равновесии, сумма сил равна нулю, а cosθ = – /. За счет сил натяжения жидкость в капиллярах образует мениски (рис.5.5), под которыми возникает давление, рассчитываемое по формуле Лапласа, направленное к центру кривизны:

Слайд 6

Описание слайда:

Капиллярный эффект Под действием этого давления наблюдается капиллярный эффект, заключающийся в подъеме либо опускании уровня жидкости в капилляре на высоту: Капиллярный эффект имеет большое значение для пористых тел. Он используется для подачи масла в зону трения в подшипниках с пористыми втулками. Адсорбированные молекулы ПАВ, понижая поверхностное натяжение, уменьшают сопротивление пластической деформации поверхностного слоя, пластифицируют его. Это явление называют эффектом П.А.Ребиндера. Материал легче обрабатывается, поэтому в состав смазочно-охлаждающих жидкостей, применяемых при механической обработке металлов, добавляют ПАВ. Вторым проявлением эффекта является проникновение молекул ПАВ в систему микротрещин и места скопления дислокаций. Добираясь до устья микротрещины, молекулы ПАВ, стремясь к началу устья, действуют как клин, раздвигают микротрещину, и она продвигается дальше внутрь материала. Так понижается прочность всего тела, которое при определенных условиях без силового воздействия может распасться на мелкие блоки.

Слайд 7

Описание слайда:

Физико-механические показатели поверхностных слоев Наиболее важными для трибологии физико-механическими показателями поверхностных слоев являются микротвердость ( ), модули Юнга и сдвига (Е, G), предел сдвиговой прочности ( τs).Эти показатели определяют процессы трения и изнашивания. Микротвердость определяется чаще всего методом вдавливания в исследуемую поверхность алмазной пирамиды с углом между гранями 136° под нагрузкой N. Под микроскопом измеряют диагональ отпечатка (d). Величина микротвердости рассчитывается по формуле: Метод стандартизирован. Величина микротвердости связана с пределом теку- чести при растяжении ( ) и пределом сдвиговой прочности: С понижением температуры (начиная от комнатной) микротвердость меняется слабо в сторону повышения. При увеличении температуры микротвердость существенно снижается.