Аналитическая оценка сил взаимодействия мозаично заряженных плоскостей Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

поненциальное уменьшение нагрузки, при которой образуются трещины на сплаве, отожженном при предалавильных температурах при микроиндентиро-вании. Использование эластичных подложек предпочтительнее для определения механических характеристик металлического стекла.

Уменьшение нагрузки, необходимой для образова-

ния трещин после отжига при высоких температурах, обусловлено перераспределением компонентов сплава, изменением его структуры, ростом отдельных кристаллов.

БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 01-01-00403).

КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО СТЕКЛА 82КЗХСР © И.В. Ушаков, И.Е. Пермякова, В.А. Федоров

Исследования коррозионных свойств металлических стекол представляют собой большой интерес, так как всюду, где эксплуатируются данные материалы, есть вещества, которые взаимодействуют с их поверхностными слоями и разрушают эти слои.

Целью работы являлось исследование скорости коррозии металлического стекла 82КЗХСР, помещенного в растворы серной кислоты с различной концентрацией.

Исследования проводили на равных по размерам образцах, массу которых определяли на аналитических весах. Затем образцы помещали на 24 часа в растворы серной кислоты различной концентрации. После воздействия кислоты образцы взвешивали и определяли относительную разность масс.

Исследованы изменения, возникающие на поверхности металлического стекла, под воздействием раствора серной кислоты. Установлено формирование

характерных концентрических окружностей, предположительной причиной возникновения которых является наличие в приповерхностных слоях дефектов аморфной структуры. Дефекты, являясь концентраторами напряжений, способствуют растворению металлического стекла в этих областях.

Установлено, что металлическое стекло 82КЗХСР, подвергнутое воздействию серной кислоты, имеет наименьшую коррозионную стойкость при 47 % концентрации НгБО,». При высоких концентрациях коррозионная стойкость лимитируется процессами пассивации, а при низких - нехваткой ионов.

По характеру корродирования металлическое стекло может быть отнесено к химически совершенно стойким материалам.

БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 01-01-00403).

АНАЛИТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СИЛ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МОЗАИЧНО ЗАРЯЖЕННЫХ ПЛОСКОСТЕЙ © Т.Н. Плужникова, А.В. Чнванов, В.А. Федоров

В щелочногалоидных кристаллах наблюдается самопроизвольное залечивание трещин скола. Залеченный участок выявляется, как правило, в виде строчки дислокаций, что обусловлено несовпадением рельефа соединяемых поверхностей. Несоответствие рельефа связано как с изгибом берегов трещины, так и с их разворотом на некоторый малый угол в плоскости движения трещины.

Методом компьютерного моделирования оценено изменение сил взаимодействия между поверхностями скола в ионных кристаллах в зависимости от их расположения после раскола.

Установлено, что уже при сдвиге плоскостей на малые доли параметра решетки, сила притяжения существенно уменьшается. Значение силы максимально при взаимодействии заряженных плоскостей без отно-

сительного сдвига и численно равно теоретической прочности на разрыв, что говорит об адекватности данной физической модели реальному кристаллу.

При развороте плоскостей даже на малый угол порядка 1 минуты происходит резкое изменение сил взаимодействия между плоскостями. Дальнейшее увеличение угла разворота сопровождается монотонным снижением значений силы на 2 порядка. Отмечено, что при параллельном сдвиге плоскостей относительно друг друга на полпараметра решетки в одном направлении, и при сдвиге одновременно на расстояние полпараметра в двух направлениях с последующим поворотом, наблюдается резкое понижение амплитуды силы по сравнению со значениями силы в исходном состоянии.

Увеличение числа ионов во взаимодействующих плоскостях ведет к меньшим флуктуациям значений

силы около нуля при развороте плоскостей относительно друг друга. Минимальное значение силы наблюдается при сдвиге на полпараметра в двух взаимно перпендикулярных направлениях. При клинообразном раскрытии трещины наблюдается монотонное уменьшение силы взаимодействия при увеличении угла раскрытия.

Таким образом, установлено, что одной из причин, препятствующих залечиванию трещин, является гео-

метрический фактор - несовпадение мест разрыва, созданных вследствие параллельного смещения и разворота взаимодействующих плоскостей. При этом сила взаимодействия уменьшается на 2-3 порядка.

БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 02-01-01173).

ВОССТАНОВЛЕНИЕ СПЛОШНОСТИ МЕТАЛЛОВ ПРИ ОДНООСНОМ СЖАТИИ © Т.Н. Плужникова, А.А. Стерелюхин, В.А. Федоров, Л.Г. Карыев

Работа посвящена оценке качества схватывания поверхностей поликристаллических металлических образцов под воздействием одноосного сжатия. Также проведено теоретическое исследование, в результате которого построена математическая модель взаимодействия поверхностей монокристаллических металлических образцов при их разориентировке на небольшие углы и увеличении расстояния между ними.

В экспериментах использовали поликристаллы А1 (А1), Си (М1), сплав РЬ+БЬ. Размеры образцов: алюминий - пластины 40x20x5 мм, соединяемые с образцами размером 15x10x10 мм; медь - размеры 60x20x1 мм и 11x11x10 мм соответственно; для РЬ+БЬ -45x20x3 мм и шестигранник со стороной 6,3 мм, которые шлифовали и полировали. Образцы подвергали воздействию одноосного сжатия на твердомере ТШ-2М. Нагрузку варьировали в пределах от 1,63-107 Н/м2 до 9,8107 Н/м2 для А1, от 1,71-107 Н/м2 до 19,6-107 Н/м2 для меди и от 0,16-107 Н/м2 до 1,96-107 Н/м для РЬ+БЬ. Время воздействия составляло -30 секунд. Для удаления поверхностной окисной пленки образцы поворачивали под нагрузкой на угол до 30° относительно друг друга. Для исследования качества восстановления сплошности образцы разрывали по плоскости схватывания. Напряжение разрыва сравнивали с табличным значением временного напряжения разрыва.

Установлена возможность восстановления сплошности в поликристаллических металлических кристаллах под воздействием одноосного сжатия ортогонального плоскости схватывания. Выявлены наиболее эффективные напряжения сжатия, при которых напряжения разрыва по восстановившемуся сечению максимальны. Установлено, что схватывание поверхностей поликристаллических металлов носит очаговый характер.

В теоретическом исследовании в качестве потенциала взаимодействия атомов решетки выбран экранированный электронами кулоновский потенциал:

фэкр(г) = - Є “ Г1Г й .

Г

Задачу решали численно на ЭВМ. В результате аналитической оценки сил взаимодействия атомных плоскостей в металлах выявлено, что разворот атомных плоскостей относительно друг друга оказывает заметное влияние на итоговую прочность залеченных образцов.

БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 02-01-01173).

ЗАЛЕЧИВАНИЕ МИКРОТРЕЩИН В ИОННЫХ КРИСТАЛЛАХ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ © Т.Н. Плужникова, М.В. Чемеркина, А.В. Чиванов

Одним из методов восстановления прочностных характеристик кристаллов является залечивание микротрещин.

Цель работы: определить влияние ультрафиолетового излучения на процессы залечивания трещин в кристаллах ЫаС1, ГІГ.

Исследования проводили на оптически прозрачных монокристаллах с количественным содержанием примесей от 10-2 до 10~3 вес.%. Из крупных блоков выкалывались образцы с размерами 10x20x2 мм. Трещину зарождали асимметричным сколом кристалла.