ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
ВЕЩЕСТВА, ДЛИТЕЛЬНОСТИ ПРОЦЕССА И Т.Д.) АККУМУЛИРУЮТ ОТ 8 ДО 30 % ПОДВЕДЕН-
НОЙ ЭНЕРГИИ. ЭТА ЭНЕРГИЯ ДЕЛАЕТ ТВЕРДОЕ ТЕЛО ХИМИЧЕСКИ СТОЛЬ АКТИВНЫМ, ЧТО
СТАНОВИТСЯ ВОЗМОЖНЫМ ЦЕЛЫЙ РЯД ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ, КОТОРЫЕ БЫЛИ В
ИНЫХ УСЛОВИЯХ НЕРЕАЛИЗУЕМЫ БЕЗ МЕХАНИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ.
При создании напряженного состояния твердого тела часть подведенной механической энергии
накапливается в нем в виде новой поверхности, линейных точечных дефектов. В свою очередь, хи-
мические свойства кристаллов определяются наличием в них дефектов, их природой и концентра-
цией.
С помощью механической активации изменяется структура твердых тел, ускоряются процессы
диффузии при пластических деформациях, образуются активные центры на новых поверхностях
как внешних, так и внутренних, возникают импульсы высоких локальных температур и давлений
при продвижении трещин, эмиссия электронов высоких и средних энергий при образовании трещин
и т.д. Такие явления наиболее интенсивны в процессе деформации твердых тел, особенно при высо-
кой скорости подвода к ним энергии.
При упругопластической деформации твердых тел образуются неравновесные структурные дефек-
ты различного типа [37, 44]: локализующиеся в пределах микроструктуры (смещенные из положения
равновесия атомы, напряженные и деформированные связи, точечные дефекты и т.д.) или дислокации и
макроскопические дефекты типа макротрещин и границ раздела между элементами структуры (одно-
мерные и двумерные дефекты). На образование дефектов первого типа требуются значительные затраты
энергии, однако, при повышении температуры они сравнительно быстро исчезают. Напротив, менее
энергоемкие одно- и двумерные дефекты более устойчивы и играют большую роль в процессах пласти-
ческого течения.
Типично двумерными дефектами являются области несогласованности в местах соприкосновения
соседних зерен. Экспериментальные изменения энергии межзеренных границ дают значения 0,1 – 1
Дж/м
2
в зависимости от состава и ориентировки соседних зерен, которые несколько ниже, чем значения
свободной поверхности энергии для неорганических материалов (0,1 – 3Дж/м
2
) [38, 45]. Предельно воз-
можное количество энергии, запасенное твердым телом, в частности при механических деформациях за
счет поверхностной энергии и энергии межзеренных границ, находится на уровне теплоты плавления
неорганических веществ (10 – 150 кДж/моль) [38].
При взаимодействии частичных дислокаций образуются дефекты упаковки и двойники, представ-
ляющие собой двумерные поверхностные дефекты. Энергия образования поверхностей, связанных с
дефектами упаковки и двойниками, на 1 – 3 порядка ниже энергий образования поверхности, разде-
ляющей отдельные зерна кристаллов. В напряженном состоянии кристалла при реализации пластиче-
ских деформаций могут образоваться дефекты с более высокими энергиями, в частности точечные, на
образование которых необходимо затратить энергию 10
–19
...10
–18
Дж. Изменение структуры вещества
при измельчении бывает, как правило, достаточно сложным и обычно анализируется различными мето-
дами: рентгеноструктурным анализом, электронной микроскопией и ядерной гамма-резонансной спек-
троскопией (ЯГРС) и др. [44].
К объяснению специфики
механохимических процессов имеется в настоящее время несколько
подходов. В одном из главных рассматриваются тепловые теории инициирования механохимиче-
ских реакций. Согласно этим теориям, вследствие низкой теплопроводности большинства твердых
тел энергия, выделяющаяся при больших скоростях деформации, приводит к образованию локаль-
ных объемов вещества с температурами выше температуры сублимации и образованию зон «магма-
плазмы» [37].
Согласно В.В. Болдыреву [46], процесс распада твердого тела можно представить как опреде-
ленную последовательность стадий активации, дезактивации и собственно химической реакции. В
зависимости от того, какая из этих стадий преобладает, различают два крайних случая: распад обу-
словлен процессами возбуждения и разрыва связи (например, термическое разложение) или одной
из вторичных стадий (превращения промежуточных продуктов, образовавшихся в результате пер-
вичного акта).
Второй подход к инициированию механохимических реакций заключается в развитии теории
активных поверхностных состояний, представляющих собой локализованные валентности на по-
верхности кристалла. В литературе их часто называют разорванными или висячими связями. Число
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 54
- 55
- 56
- 57
- 58
- …
- следующая ›
- последняя »
