Изменение активационного объема процесса релаксации напряжений в алюминии при подключении различных металлов Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 539.3

ИЗМЕНЕНИЕ АКТИВАЦИОННОГО ОБЪЕМА ПРОЦЕССА РЕЛАКСАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ В АЛЮМИНИИ ПРИ ПОДКЛЮЧЕНИИ РАЗЛИЧНЫХ МЕТАЛЛОВ

© С. А. Невский, С.В. Коновалов, В.Е. Громов

Сибирский государственный индустриальный университет, г. Новокузнецк, Россия, e-mail: [email protected]

Ключевые слова: релаксация напряжений; электрический потенциал; контактная разность потенциалов; активационный объем; пластическая деформация; технически чистый алюминий.

Исследовано влияние контактной разности потенциалов на активационный объем процесса релаксации напряжений. Установлено, что подключение металлов с иной работой выхода уменьшает данный параметр.

В последние годы наблюдается прогресс в области изучения влияния слабых энергетических воздействий на процессы пластической деформации металлов и сплавов. К настоящему моменту получены результаты, свидетельствующие о том, что при изменении электрического потенциала поверхности алюминия, подвергаемого испытанию на ползучесть, скорость ползучести изменяется [1]. В [2] получены факты, показывающие, что электрический потенциал по-разному влияет на микротвердость металлов. В случае алюминия микротвердость понижается, в случае циркония и кремнистого железа - повышается. Авторы объясняют полученные факты тем, что у этих металлов разный тип проводимости.

По сравнению с другими видами пластической деформации релаксация напряжений в условиях влияния слабых энергетических воздействий практически не изучена. В литературе не удалось найти сведений о влиянии слабых электрических потенциалов и контактной разности потенциалов на данный процесс. В этой связи целью нашего исследования являлось установление влияния электрического потенциала на релаксацию напряжений.

Испытания материала на релаксацию напряжений проводились на образцах технически чистого алюминия А 85, которые для снятия внутренних напряжений подвергались отжигу при 773 К в течение 2-х часов. В процессе исследования проводился анализ изменения активационного объема. Статистическая обработка проводилась по 10 образцам, как в обычных условиях, так и при подключении разных металлов (РЬ, И, Ее, Си). Эффект влияния электрического потенциала характеризовался величинами относительного изменения активационного объема. В табл. 1 приведена зависимость относительного изменения активационного объема ^ от величины контактной разности потенциалов

АФ = (Аме - А

А1 (АМе - работа выхода электрона

из подключаемого металла, Аа - работа выхода электрона из алюминия, е - заряд электрона).

Таблица 1

Подключаемый металл Свинец Титан Железо Медь

Аф, В -0,25 -0,16 0,06 0,15

z, % -2 -1 -13

Видно, что при воздействии металлов, дающих отрицательную контактную разность потенциалов, наблюдается незначительное снижение активационного объема. При подключении металлов, дающих положительную контактную разность, снижение активационного объема значительно.

Полученные факты могут быть объяснены, исходя из следующих соображений. Известно, что при контакте двух разнородных металлов идет перетекание заряда с поверхности одного металла на поверхность другого, в результате чего идет изменение их электрических потенциалов.

Поверхностный заряд на каждом металле создает внутри него дополнительный потенциал, который равномерно «поднимает» или «понижает» все глубинные уровни, поэтому объемные свойства металла не меняются [3]. Следовательно, изменение активационного объема процесса релаксации напряжений при воздействии контактной разности потенциалов можно связать с явлениями, происходящими на поверхности металлов. Скорее всего имеет место явление, аналогичное обнаруженному в [4]. По-видимому, под воздействием контактной разности потенциалов идет синергетическая перестройка дислокационных ансамблей в поверхностном слое [5]. Для установления этого факта необходимо проведение дополнительных исследований с привлечением современных методов физического материаловедения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Коновалов С.В. [и др.]. О влиянии электрического потенциала на скорость ползучести алюминия // ФТТ. 2007. Т. 49. Вып. 8. С. 1389-1391.

2. Коновалов С.В. [и др.] О влиянии контактной разности потенциалов и электрического потенциала на микротвердость металлов // ФТТ. 2009. Т. 51. Вып. 6. С. 1077-1080.

3. Ашкрофт Н., Мермин Н. Физика твердого тела: в 2 т. М.: Мир, 1979. Т. 1. 400 с.

4. Лихтман В.И., Щукин Е.Д., Ребиндер П.А. Физико-химическая механика металлов. М.: Изд-во АН СССР, 1962. 303 с.

5. Малыгин Г.А. Процессы самоорганизации дислокаций и пластичность кристаллов // Успехи физических наук. 1999. Т. 169. № 9. С. 979-1010.

БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена при финансовой поддержке Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инноваци-

онной России на 2009-2013 гг.», гос. контракт № П411.

Поступила в редакцию 15 апреля 2010 г.

Nevskiy S.A., Konovalov S.V., Gromov V.E. Change of activation volume of process of the stress relaxation in aluminum at connection of various metals.

The influence of contact potential difference on the activation volume of process of the stress relaxation was researched. It is established that connection of metals with other work function reduces the given parameter

Key words: stress relaxation; electrical potential; contact potential difference; plastic deformation; technical pure aluminum.