Эффект ребиндера в металлах

Обновлено: 05.10.2024

Эффект Ребиндера — – самопроизвольный процесс снижения поверхностной энергии и прочности, вплоть до разрушения, твердых тел в результате адсорбции и расклинивающего действия ПАВ на их поверхности в трещинах и др. дефектах. [Ушеров Маршак А. В. Бетоноведение:… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Эффект Ребиндера — Эффект Ребиндера (адсорбционное понижение прочности), изменение механических свойств твёрдых тел вследствие физико химических процессов, вызывающих уменьшение поверхностной (межфазной) энергии тела. Проявляется в снижении прочности и… … Википедия

эффект Ребиндера — Rebinderio efektas statusas T sritis chemija apibrėžtis Medžiagos dispergavimo palengvėjimas dėl adsorbcijos. atitikmenys: angl. Rehbinder effect rus. эффект Ребиндера … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Ребиндера эффект — эффект адсорбционного понижения прочности твёрдых тел, облегчение деформации и разрушения твёрдых тел вследствие обратимого физико химического воздействия среды. Открыт П. А. Ребиндером (1928) при изучении механических свойств кристаллов… … Большая советская энциклопедия

Ребиндера эффект — понижение прочности твердых тел в адсорбционно активных средах (растворах ПАВ, электролитах, расплавах солей и др.). Открыт П. А. Ребиндером в 1928. Используется для повышения эффективности диспергирования, помола, обработки материалов резанием и … Энциклопедический словарь

эффект Холла — [Hall effect] возникновение поперечного электрического поля и разности потенциалов в металле или полупроводнике, по которому проходит электрический ток, при помещении его в магнитное поле, перпендикулярно к направлению тока. Открыт американским… … Энциклопедический словарь по металлургии

эффект Мессбауэра — [Mossbauer effect] резонансное поглощение γ квантов атомными ядрами, наблюдаемое, когда источник и поглотитель γ излучения твердое тело, а энергия квантов невелика ( 150 кэВ). Иногда эффект М. называют резонанс, поглощением без отдачи или ядерным … Энциклопедический словарь по металлургии

эффект Зеебека — [Seebeck effect] явление возникновения электродвижущей силы в электрическом контуре, состоящем из разных проводников, контакты между которыми имеют разные температуры; открыт в 1821 г. немецким физиком Т. Зеебеком. Электродвижущая сила,… … Энциклопедический словарь по металлургии

эффект Баушингера — [Bauschinger effect] уменьшение сопротивления металла или сплава малым пластическим деформациям (например, при сжатии) после предварительной деформации противоположного знака (при растяжении). У монокристаллов чистых металлов эффект Баушингера… … Энциклопедический словарь по металлургии

эффект памяти формы (ЭПФ) — [shape memory effect] способность металлического материала (сплава) восстанавливать полностью или частично свою нарушенную при деформации форму в результате специальной термической обработки. ЭПФ проявл. у всех сплавов с мартенсит, превр.,… … Энциклопедический словарь по металлургии

Механические свойства металлов. Часть 2. Механические испытания. Конструкционная прочность

Механические свойства твердых тел — прочность, пластичность, износостойкость и т. д.— могут существенно изменяться под влиянием газов и жидкостей, соприкасающихся с поверхностью тела. Во многих случаях действие окружающей среды приводит к значительному уменьшению прочности твердых тел. В связи с этим изучение чувствительности механических свойств к действию среды представляет очень важную задачу современного материаловедения. Прикладное значение этой проблемы связано в основном со следующими причинами.

Долговечность многих конструкционных материалов, в особенности некоторых высокопрочных сплавов, часто определяется влиянием среды. Поэтому, чтобы не допустить преждевременного разрушения и выхода из строя ответственных деталей и аппаратов и разработать меры эффективной защиты, необходим всесторонний учет закономерностей взаимодействия различных веществ с материалами, находящимися под действием механических напряжений.

Другой круг прикладных задач, в которых эффекты понижения прочности и пластичности могут оказывать уже не вредное действие, а полезное, охватывает разнообразные процессы механической обработки материалов — резание, шлифование, прессование, измельчение и др. Использование веществ, понижающих прочность, позволяет временно изменить механические свойства твердого тела так, что его обработка заметно облегчается; после удаления этих веществ с поверхности обработанной детали исходные механические свойства данного материала полностью восстанавливаются.

Эффекты, обусловленные влиянием среды на механические свойства твердых тел, широко распространены в природе и технике и характеризуются большим разнообразием форм их проявления. Эти эффекты могут вызываться различными физическими, химическими и физико-химическими процессами, протекающими на поверхности твердого тела и в его объеме. В зависимости от того, какой процесс играет основную роль, можно выделить две группы эффектов, наблюдаемых при взаимодействии твердого тела с окружающей средой.

К одной группе относят эффекты, обусловленные необратимыми взаимодействиями. Сюда входят главным образом разные формы коррозии, которые связаны с протеканием химических и электрохимических процессов и реакций. Коррозия часто не изменяет механические свойства материала, а приводит к постепенному равномерному уменьшению размеров нагруженной детали, например вследствие постепенного растворения. В результате напряжения, действующие в опасном сечении, растут, и когда они превысят допустимый уровень, произойдет разрушение. В отдельных случаях преждевременные разрушения при коррозии вызываются тем, что под действием среды на поверхности деталей образуются трещины, являющиеся концентраторами напряжений.

К другой группе относят эффекты, которые вызываются в основном обратимыми физическими и физико-химическими процессами, приводящими к понижению свободной поверхностной энергии твердого тела. Эти эффекты приводят к более или менее значительному изменению самих механических свойств материала. Понижение прочности и пластичности твердых тел в результате физико-химического влияния окружающей среды и соответствующего снижения свободной поверхностной энергии тела называется эффектом Ребиндера — по имени П. А. Ребиндера, который в 1928 г. открыл и впервые исследовал этот эффект. Эффект Ребиндера может проявляться на любых твердых телах — кристаллических и аморфных, сплошных и пористых, металлах и полупроводниках, ионнных и ковалентных кристаллах, стеклах и полимерах. В качестве примера проявления эффекта Ребиндера можно назвать значительное понижение прочности стекла или гипса вследствие адсорбции водяных паров. Другой пример — медь, покрытая тонкой пленкой расплавленного висмута, утрачивает присущую ей высокую пластичность и хрупко разрушается при напряжении, которое намного ниже, чем при растяжении на воздухе.

Свободную поверхностную энергию твердых тел можно снизить несколькими способами. Особенно большое значение при проявлении эффекта Ребиндера играют два способа: контакт с жидкой средой, близкой к данному твердому телу по своей молекулярной природе; адсорбция так называемых поверхностно-активных веществ из окружающей среды или из объема самого твердого тела. Изменение механических свойств, вызванное понижением свободной поверхностной энергии вследствие адсорбции, называют адсорбционным понижением прочности.

В зависимости от различных факторов (состава твердого тела и окружающей среды, структуры твердого тела, температуры, характера напряженного состояния и других) эффект Ребиндера может проявляться в разных формах. Наиболее распространенными и в то же время практически важными формами проявления эффекта Ребиндера являются следующие:

1. Пластифицирование—уменьшение предела текучести и коэффициента упрочнения при деформировании с постоянной скоростью или возрастание скорости ползучести (рис. 23.1). Такие изменения механических свойств происходят, например, при деформировании олова, алюминия, свинца в растворах органических поверхностно-активных веществ (олеиновой кислоты, этилового спирта, синтетических мылообразных веществ и т. п.).

2. Возникновение хрупкости — резкое снижение пластичности и прочности. Такие эффекты вызывают обычно жидкие среды, родственные с данным твердым телом по своей молекулярной природе. Для металлов такими средами являются определенные жидкие металлы. Например, латуни и цинк становятся хрупкими в присутствии ртути, медь — в присутствии жидкого висмута.

Для ионных кристаллов родственными средами, способными резко снизить прочность и пластичность, являются расплавы солей. На графит сильное влияние оказывают расплавленные щелочные металлы и алюминий. Органические вещества — молекулярные кристаллы и полимеры — весьма чувствительны к действию органических жидкостей.

1. Резко выраженная химическая специфичность влияния окружающих сред. Например, изменение механических свойств данного твердого металла, понижение его прочности и пластичности, вызывают не все жидкие металлы, а лишь определенные, поверхностно-активные по отношению к этому металлу. Так, например, ртуть вызывает резкое уменьшение прочности и пластичности цинка, но не влияет на механические свойства кадмия, хотя последний относится к той же группе периодической системы и имеет такую же, как и цинк, кристаллическую решетку (гексагональную плотноупакованную).

2. В отличие от растворения или других форм коррозии для проявления эффекта Ребиндера достаточно очень малого количества поверхностно-активных веществ. Указанные случаи хрупкого разрушения (стали или цинка) могут иметь место в присутствии тончайших, порядка нескольких микрометров, пленок жидкого металла на поверхности твердого металла. В отдельных случаях катастрофическую хрупкость и разрушение при крайне малых напряжениях может вызвать смачивание поверхности образца небольшой каплей поверхностно-активного металлического расплава.

3. Быстрота действия поверхностно-активного расплава. В большинстве случаев изменение механических свойств металлов происходит практически немедленно после смачивания их поверхности соответствующим металлическим расплавом или другим поверхностно-активным веществом. При обработке твердых тел резанием и шлифованием влияние активных веществ проявляется в полную силу, хотя скорости обработки достигают десятков метров в секунду.

4. Влияние поверхностно-активных веществ обратимо, т. е. после их удаления с поверхности твердого тела его механические свойства обычно полностью восстанавливаются.

5. Для проявления эффекта необходимо совместное, одновременное действие растягивающих напряжений и поверхностно-активного вещества. Действие среды на ненапряженный образец в большинстве случаев при последующем нагружении не вызывает заметного изменения механических свойств. Исключение составляют системы, в которых возможна быстрая диффузия расплава в ненапряженных образцах по границам зерен; такова, например, система поликристаллическое олово — жидкий галлий. Эту особенность важно учитывать при пайке. В тех случаях, когда расплавленный припой может вызвать появление хрупкости данного твердого металла, пайку нужно вести, в ненапряженном состоянии и прикладывать нагрузку только после застывания припоя.

Ребиндера эффект

эффект адсорбционного понижения прочности твёрдых тел, облегчение деформации и разрушения твёрдых тел вследствие обратимого физико-химического воздействия среды. Открыт П. А. Ребиндером (1928) при изучении механических свойств кристаллов кальцита и каменной соли. Возможен при контакте твёрдого тела, находящегося в напряжённом состоянии, с жидкой (или газовой) адсорбционно-активной средой. Р, э. весьма универсален — наблюдается в твёрдых металлах, ионных, ковалентных и молекулярных моно- и поликристаллических телах, стеклах и полимерах, частично закристаллизованных и аморфных, пористых и сплошных. Основное условие проявления Р. э. — родственный характер контактирующих фаз (твёрдого тела и среды) по химическому составу и строению. Форма и степень проявления Р. э. зависят от интенсивности межатомных (межмолекулярных) взаимодействий соприкасающихся фаз, величины и типа напряжений (необходимы растягивающие напряжения), скорости деформации, температуры. Существенную роль играет реальная структура тела — наличие дислокаций, трещин, посторонних включений и др. Характерная форма проявления Р. э. — многократное падение прочности, повышение хрупкости твёрдого тела, снижение его долговечности. Так, смоченная ртутью цинковая пластина под нагрузкой не гнётся, а хрупко разрушается. Другая форма проявления Р. э. — пластифицирующее действие среды на твёрдые материалы, например воды на гипс, органических поверхностно-активных веществ (См. Поверхностно-активные вещества) на металлы и др. Термодинамический Р. э. обусловлен уменьшением работы образования новой поверхности при деформации в результате понижения свободной поверхностной энергии (См. Поверхностная энергия) твёрдого тела под влиянием окружающей среды. Молекулярная природа Р. э. состоит в облегчении разрыва и перестройки межмолекулярных (межатомных, ионных) связей в твёрдом теле в присутствии адсорбционно-активных и вместе с тем достаточно подвижных инородных молекул (атомов, ионов). Важнейшие области технического приложения Р. э. — облегчение и улучшение механической обработки различных (особенно высокотвёрдых и труднообрабатываемых) материалов, регулирование процессов трения и износа с применением смазок (см. Смазочное действие), эффективное получение измельченных (порошкообразных) материалов, получение твёрдых тел и материалов с заданной дисперсной структурой (См. Дисперсная структура) и требуемым сочетанием механических и др. свойств путём дезагригирования и последующего уплотнения без внутренних напряжений (см. также Физико-химическая механика). Адсорбционно-активная среда может наносить и существенный вред, например, снижая прочность и долговечность деталей машин и материалов в условиях эксплуатации. Устранение факторов, способствующих проявлению Р. э., в этих случаях позволяет защищать материалы от нежелательного воздействия среды.

Лит.: Горюнов Ю. В., Перцов Н. В., Сумм Б. Д., Эффект Ребиндера, М., 1966; Ребиндер П. А., Щукин Е. Д., Поверхностные явления в твердых телах в процессах их деформации и разрушения, «Успехи физических наук», 1972, т. 108, в. 1, с. 3.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Полезное

Смотреть что такое "Ребиндера эффект" в других словарях:

РЕБИНДЕРА ЭФФЕКТ — понижение прочности твердых тел в адсорбционно активных средах (растворах поверхностно активного вещества, электролитах, расплавах солей и др.). Открыт П. А. Ребиндером в 1928. Используется для повышения эффективности диспергирования, помола,… … Большой Энциклопедический словарь

РЕБИНДЕРА ЭФФЕКТ — (адсорбционное понижение прочности) уменьшение поверхностной (межфазной) энергии вследствие физ. или хим. процессов на поверхности твёрдых тел, приводящее к изменению его меха нич. свойств (снижению прочности, возникновению хрупкости, уменьшению… … Физическая энциклопедия

Ребиндера эффект — Эффект Ребиндера (адсорбционное понижение прочности), изменение механических свойств твёрдых тел вследствие физико химических процессов, вызывающих уменьшение поверхностной (межфазной) энергии тела. Проявляется в снижении прочности и… … Википедия

РЕБИНДЕРА ЭФФЕКТ — см. Физико химическая механика … Химическая энциклопедия

РЕБИНДЕРА ЭФФЕКТ — понижение прочности тв. тел в адсорбционно активных средах (р рах ПАВ, электролитах, расплавах солей и др.). Открыт П. А. Ребиндером в 1928. Используется для повышения эффективности диспергирования, помола, обработки материалов резанием и… … Естествознание. Энциклопедический словарь

Эффект Ребиндера

Эффе́кт Ре́биндера — (адсорбционное понижение прочности), изменение механических свойств твёрдых тел вследствие физико-химических процессов, вызывающих уменьшение поверхностной (межфазной) энергии тела. Проявляется в снижении прочности и возникновении хрупкости, уменьшении долговечности, облегчения диспергирования. Для проявления эффекта Ребиндера необходимы следующие условия:

Контактирование металла с жидкой средой
Наличие растягивающих напряжений

Литература

С.В Грачев, В. Р. Бараз, А. А. Богатов, В. П. Швейкин. «Физическое материаловедение»

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Эффект Ребиндера" в других словарях:

эффект Ребиндера — [Rehbinder effect] адсорбционное понижение прочности, облегчение деформации и разрушение твердых тел вследствие обратимого физико химического воздействия внешней среды, открытое академиком П. А. Ребиндером в 1928 г. Эффект Ребиндера… … Энциклопедический словарь по металлургии

Читайте также: