Трибология. Физические основы, механика и технические приложения. Беркович И.И - 69 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СамГТУ | Самара

Составители: 

Рубрика: 

260
запасать в себе некоторую часть пропускаемой им энергии в виде тепла и микро-
дефектов, что приводит к образованию специфических диссипативных структур.
Одной из важнейших функций состояния термодинамической системы явля-
ется внутренняя энергия. Эта функция аддитивна; ее величина определяется сум-
мой энергий, сосредоточенных в массе, а также в излучении вещества системы. В
поверхностном слое, не затрагивая уровни ниже атомарного, эта энергия включа-
ет потенциальную энергию межатомных взаимодействий, кинетическую (тепло-
вую) энергию атомов, энергию дефектов кристаллической решетки, а также сво-
бодную энергию, обусловленную несовершенством кристаллической решетки на
границе «металл-среда».
Каждая система стремится к некоторому устойчивому в данных условиях со-
стоянию. Несмотря на то, что любой процесс, в котором участвует система, вызы-
вает изменение ее внутренней энергии, это изменение чаще всего носит компен-
сирующий характер. Так, например, при упругих деформациях тело запасает та-
кое количество внутренней энергии, которое ему необходимо, чтобы совершить
работу по восстановлению исходной формы. Наиболее устойчивым состоянием
системы является такое, при котором ее свободная энергия становится минималь-
ной. По этой причине в термодинамических системах происходит самопроиз-
вольная активация механизмов, которые при данных условиях наиболее эффек-
тивно понижают внутреннюю энергию системы. К таким механизмам можно от-
нести упругое восстановление формы кристаллической решетки после снятия
внешних деформирующих напряжений, теплоотвод, выход дефектов из кристал-
лической решетки, адсорбцию и хемосорбцию частиц среды свободной поверхно-
стью. В зависимости от внешних условий эти процессы протекают самопроиз-
вольно с различными скоростями. Так, например, при трении поверхность прак-
тически мгновенно покрывается различными пленками, которые в определенной
мере компенсируют избыток свободной энергии металла.
Однако не всегда система может реагировать на внешние процессы обратимо.
Существуют определенные пороговые значения внутренней энергии, в которых
система теряет устойчивость, и ее самопроизвольный возврат в прежнее состоя-
ние становится невозможен. Точка на диаграмме состояния материала, в которой
устойчивое состояние сменяется неустойчивым, называется точкой бифуркации, а
процесс, сопровождающийся переходом системы через точку бифуркации, назы-
вается кинетическим. К ним можно отнести пластическую деформацию, хемо-
сорбцию, диффузию и другие процессы, в ходе которых образуются новые устой-
чивые образования, формы или соединения. Высота энергетического барьера,
численно равная разности между внутренней энергией системы в исходном и не-
устойчивом (активированном) состояниях, и является энергией активации этих
процессов.
Изнашивание материалов при трении схематично можно представить в виде
последовательности «устойчивость (I) - неустойчивость (II) - устойчивость (III)»
(рис. 3.15). В этом случае значение энергии активации разрушения поверхностно-
го слоя при трении равна разности внутренней энергии системы в исходном (I) и
активированном (II) состояниях.

Страницы