Структурные изменения поверхности щелочно галоидных кристаллов под действием нагрева и электрического поля

Карыев Л.Г.; Мексичев О.А.; Стрелюхин А.А.; Федоров В.А.

ВОССТАНОВЛЕНИЕ СПЛОШНОСТИ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МЕТАЛЛОВ ПОД ДЕЙСТВИЕМ МЕХАНИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА © А.А. Стерелюхин, Л.Г. Карыев, Т.Н. Плужникова, В.А. Федоров, С.П. Дудаков

Работа посвящена исследование качества сращивания поверхностей металлических образцов при одноосном сжатии, одновременном повороте поверхностей относительно друг друга и воздействии электрического тока.

В экспериментах использовали поликристаллы А1 (А1), Си (М1), сплав свинца и сурьмы (92 % - РЬ, 8 % -8Ь). В первой серии опытов образцы соединялись шлифованными поверхностями и подвергались воздействию одноосного сжатия, на начальной стадии которого они подвергались одновременному повороту относительно друг на угол до 30° (схема 1).

Во второй серии экспериментов образцы подвергались деформации по схеме 1 и одновременному пропусканию переменного электрического тока (схема 2). Нагрузку варьировали в пределах от 1,63-107 Н/м2 до 9,8-Ю7 Н/м2 для А1, от 1,7Ы07 Н/м2 до 19,6-107 Н/м2 для меди и от 0,16-107 Н/м2 до 1,96-107 Н/м2 для РЬ + + 8Ь. Плотность тока для второй серии опытов составляла 42,7-103 А/м2 для алюминия, 66,1 -103 А/м2 для меди и 76,2-103 А/м2 для РЬ + БЬ при напряжении 20 В. Время воздействия одноосного сжатия и электрического тока составляло ~ 30 секунд. Для количественной оценки качества восстановления сплошности образцы

разрывали по плоскости схватывания. Напряжение разрыва сравнивали с табличным значением временного напряжения разрыва.

Схватывание поликристаллических металлических поверхностей носит очаговый характер. Пятно контакта составляет не более 7 % от общей площади. Прочность залеченных участков для первой серии опытов не превышает 10-17 % от табличной для алюминия и меди, 40 % для сплава БЬ-РЬ. Вторая серия опытов показала, что совместное действие деформации и электрического тока обеспечивает восстановление прочности запеченных участков до 50 % от табличной.

Несовершенство поверхностей образцов, включающее слабые повреждения, загрязнения, высокая шероховатость, сферичность препятствует формированию непрерывной границы раздела и обусловливает очаговый характер схватывания поверхностей. Механическая деформация приводит к вскрытию ювенильных поверхностей, в результате чего происходит перекрытие потенциала металлической связи, что обеспечивает восстановление сплошности; воздействие электрического тока, в свою очередь, повышает качество сращивания.

СТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ЩЕЛОЧНО-ГАЛОИДНЫХ КРИСТАЛЛОВ ПОД ДЕЙСТВИЕМ НАГРЕВА И ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Экспериментально обнаружены изменения поверхностей {100} кристаллов ЬІН, ІМаСІ, КС1 под действием постоянного электрического поля в температурном интервале 293-1023 К. Опыты проводились по схеме плоского конденсатора [1].

Определены зависимости плотности тока, напряженности электрического поля в воздушном зазоре, поверхностной плотности заряда от температуры.

Установлено, что независимо от полярности напряженность электрического поля в зазоре монотонно возрастает и, достигая определенного значения, остается далее неизменной. Зависимости поверхностной плотности заряда для положительно и отрицательно заряженных поверхностей имеют сходный характер.

На положительной поверхности максимум значения плотности заряда на порядок выше, чем на отрицательной при той же температуре.

В опытах по исследованию зависимости плотности тока от температуры производились измерения «прямого» тока - тока, протекающего через кристалл при наложении внешнего поля, и тока, условно названного «аккумуляторным», возникающего при замыкании противоположных граней образца на гальванометр. Измерения «аккумуляторных» токов производились при отключении источника внешнего поля. Аккумуляторные токи при постоянной температуре 773 К существовали более четырех суток, при этом в переносе участвовало — 3-10 7 % от общего заряда частиц кристалла.

Обнаруженные изменения поверхностей связаны с накоплением объемного заряда в приповерхностных областях. При отрицательно заряженной поверхности происходит обеднение ее ионами металла, вследствие их миграции в направлении поля, в то время как ионы галоида остаются практически неподвижны. Положительно заряженной поверхности соответствует противоположный механизм, - ионы металла накапливаются у свободной поверхности. В обоих случаях происходит нарушение стехиометрии состава кристалла, вследствие чего уменьшение температуры плавления поверхностного слоя и действия сил кулоновского взаимодей-

ствия приводят к ослаблению связей и образованию новой аморфно-кристаллической фазы. Последующая кристаллизация вещества новообразований связана с релаксацией объемного заряда.

ЛИТЕРАТУРА

1. Федоров В.А., Карыев Л.Г., Иванов В.П., Николюкин А.М. Поведе-

ние поверхностей сколов щелочно-галоидных кристаллов в электрическом поле при одновременном нагреве // ФТТ. 1996. Т. 38. № 2. С. 664-666.

СИСТЕМЫ СОВРЕМЕННЫХ ТСО И НОВЫЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

В настоящее время развитие образования обусловлено научно-техническим прогрессом и глобальной технологизацией передовых стран мира. Уровень развития и использования современных технологий в стране определяется не только развитием материальной базы, а главным образом - технологической культурой, уровнем интеллектуализации общества, его способностью создавать, усваивать и применять новые знания.

В современных условиях вся система образования должна быть ориентирована на будущее в информационном обществе. Новые знания, поступая в систему образования непосредственно в процессе обучения, не могут транслироваться только устами преподавателя.

Современные образовательные технологии предполагают большую самостоятельную работу обучаемых в процессе получения знаний. Следовательно, студенты должны уметь самостоятельно, творчески работать с современными средствами обучения, аналитически выбирать необходимую каждому информацию. Главное внимание должно быть сосредоточено на развитии самостоятельных действий в условиях неопределенности, а также на развитии способностей к самостоятельному обучению.

Новым образовательным технологиям присущи следующие черты:

- развитие творческих способностей человека и его умение самостоятельно принимать решения;

- ориентация на изучение новейших достижений науки в области познания фундаментальных законов развития природы, человечества и т. д.

В современном учебном процессе роль преподавателя должна непременно видоизмениться. Он должен стать организатором самостоятельной познавательной деятельности учащегося, должен быть организатором, способным выбирать нужную информацию и одновременно быть методистом, обучающим навыкам работы с информационными технологиями. Деятельность учителя в непосредственной передаче знаний в современных условиях изменяется таким образом, что возрастает роль средств обучения. Среди них на первый план выступают следующие:

- информационные массивы, т. е. базы данных и знаний, информационно-поисковые и информационносправочные системы, автоматизированные системы управления учебной и научной деятельностью;

- обучающие системы, компьютерные тренажеры, автоматизированные лабораторные практикумы и т. д.

К системам современных средств обучения (ССО) следует отнести следующие:

- мультимедиа-компьютеры;

- мультимедиа-проекторы;

- фото- и видеокамеры;

- интерактивные доски;

- средства обучения для лаборатории естественных наук;

- средства обучения для лекционной аудитории.

Без современных ТСО преподавателю и учащемуся

не обойтись в самостоятельной активной образовательной деятельности. На освоение современных средств ТСО должна быть направлена учебнопознавательная деятельность студентов на занятиях курса ТСО и ВТ.

Текст научной работы на тему «Структурные изменения поверхности щелочно галоидных кристаллов под действием нагрева и электрического поля»