Гаркунов Д.Н. Триботехника. Износ и безызносность. Страница 99

Кроме описанного вида адсорбции цепных молекул с ориентацией, перпендикулярной поверхности твердого тела, существует другой вид адсорбции, когда оси цепных молекул лежат в плоскости, касательной к поверхности твердого тела. Такую "лежачую" ориентацию приобретают неполярные молекулы углеводородов; способны к ней и цепные молекулы с полярными группами на обоих своих концах, например, двухосновные жирные кислоты COOH—(CH2) —COOH (рис. 2.4). Если карбоксильная группа расположена посередине цепной молекулы, то обе ветви цепи могут занимать различное положение относительно нормали к поверхности (рис. 2.5) [1]. Такую ориентацию имеют молекулы мыл жирных кислот и двухвалентных металлов.

1.2. Адсорбционный эффект понижения прочности (эффект Ребиндера)

Поверхностно-активная среда влияет на процессы деформации и разрушения твердых тел, значительно понижая их сопротивляемость деформированию и разрушению в результате физической (обратимой) адсорбции поверхностно-активных веществ их окружающей среды. Этот эффект был установлен П.А. Ребиндером и назван его именем. Различают внешний и внутренний адсорбционные эффекты. Внешний адсорбционный эффект происходит в результате адсорбции поверхностно-активных веществ на внешней поверхности деформируемого твердого тела, что вызывает пластифицирование поверхности и снижение предела текучести Gt, а также коэффициента упрочнения Я = da/сіє, где а — напряжение, E — деформация (рис. 2.6).

При внешнем адсорбционном эффекте благодаря адсорбированию слоя поверхностно-активных веществ понижается поверхностная энергия твердого тела, что приводит к облегчению выхода дислокаций[13].

Молекулы органических кислот и спиртов относительно велики, они не могут проникнуть в трещины и вызывают внешний адсорбционный эффект. Эффект Ребиндера можно также продемонстрировать на примере продавливания стального шарика через сквозное цилиндрическое отверстие в металлическом образце (рис.2.7). При продавливании шарика избыточный поверхностный слой металла пластически деформируется, образуя наплыв перед шариком. При продавливании шарика без смазочного материала в зону деформации вовлекается значительно больше металла, чем в присутствии активной среды. На рис. 2.8. показана микроструктура металла в пластической волне при продавливании шарика. Силы продавливания при смазывании парафином в 3 раза меньше, чем в случае отсутствия смазочного материала [3].