固體表面特征ppt課件(編輯修改稿)
2025-02-13 16:49 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 。 若 a、 b 兩物質(zhì)不能相 互溶解 ， 其界面能較大 ， 約為 。 )( ba ?? ?41)( ba ?? ?21a、 b為同一物質(zhì) Wc＝ 2γa 或 Wc＝ 2γb 由上式可以看出， Wc＞ Wab，即相同物質(zhì)間的摩擦要大于不同物質(zhì)間的摩擦。 )(W baab ?? ?? 43a、 b相互溶解 )(W baab ?? ?? 21a、 b不能相互溶解 貝氏層 (Bielby layer) 重變形層 輕變形層 表層的基本特性 表面的組成與材料所處的狀態(tài)有密切關(guān)系 (1) 變形層 ? 又稱應(yīng)變層或加工硬化層，它是材料表面區(qū)域的重要組成部分。摩擦過程也會形成變形層 。 （ 2）貝氏層 ? 貝氏層是加工過程中表面分子產(chǎn)生溶解和表面產(chǎn)生流動之后淬火硬化而沉積的表層，它屬于非晶或微晶結(jié)構(gòu)。 (3) 表面吸附與化學(xué)反應(yīng)層 表面吸附是實際固體重要的表面現(xiàn)象，它的存在可以顯著降低表面的系統(tǒng)能量。 吸附作用是固體表面最重要的特征之一 。 被吸附的分子稱為吸附物 （ 質(zhì) ） ， 固體作為吸附劑 。 表面吸附按其作用力的性質(zhì)可分為兩類： 物理吸附和化學(xué)吸附 。 在吸附過程中 ， 一些能量較高的吸附分子 ， 可能克服吸附勢的束縛而脫離固體表面 ， 稱為 “ 脫附 ” 或 “ 解吸 ” 。 當(dāng)吸附與解吸達(dá)到動態(tài)平衡時 ， 固體表面保存著一定數(shù)量的相對穩(wěn)定的吸附分子 ， 這種吸附 ， 稱為平衡吸附 。 物理吸附 物理吸附的作用力 ， 是范得瓦爾斯 （ Vander Waals） 分子力 。 范得瓦爾斯分子力是由于表面原子與吸附原子之間的極化作用而產(chǎn)生的 。 這是很弱的一種吸力 ， 吸附層的厚度也非常?。?一般為一個分子層到幾個分子層的厚度 ） ；分子易被吸附也易脫吸 。 但是對任何固體液體都有可能發(fā)生物理吸附 。 物理吸附膜對溫度比較敏感 。 由物理吸附而產(chǎn)生的邊界潤滑 ， 一般只適用于比較低的溫度和摩擦熱較小 ， 即 低載荷 、 低滑動速度 的情況 。 硬脂酸在固體表面物理吸附 化學(xué)吸附 ?化學(xué)吸附 ， 在吸附劑和吸附物的原子或分子間 發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移 ， 改變了吸附分子的結(jié)構(gòu) 。 ?吸附劑和吸附物分子或原子之間的作用力 ， 主要是靜電庫侖力 。 比物理吸附牢固 ， 形成這種吸附所需的熱量較大 ， 一般為 (10～ 102)KJ/mol， 而物理吸附熱為 ～ ,而且化學(xué)吸附只對某幾種能形成化學(xué)鍵的吸附物質(zhì)才有吸附作用 。 由于化學(xué)鍵力的作用范圍一般不超過 （ 2～ 3） 1010m，故化學(xué)吸附層總是單分子層為多 。 典型例子： 在邊界潤滑時，硬脂酸和氧化鐵在有水存在時所產(chǎn)生的吸附。吸附結(jié)果是表面上形成了一層硬脂酸“ 金屬皂膜 ” 。這種“金屬皂膜”不僅有較低的切變強度，相對說來也有比較高的熔點。 例如，硬脂酸的熔點是 69℃ ，而這種金屬皂膜的熔點約為 120℃ 。因此，這種化學(xué)吸附膜作為潤滑劑，可以在中等裁荷、中等溫度及中等滑動速度下使用。 硬脂酸化學(xué)吸附 吸附結(jié)果是表面上形成了一層硬脂酸“金屬皂膜” 物理吸附和化學(xué)吸附的比較 用于判別化學(xué)吸附和物理吸附的另一個判據(jù)是活化能 。 當(dāng)產(chǎn)生 化學(xué)吸附時 ， 需要有一定的活化能 。 這可能是由于存在一個溫度界限的緣故 ， 低于此界限就不會發(fā)生化學(xué)吸附 。 物理吸附無需活化能 ， 在任何溫度下都會以一定的速率 ， 即以使吸附物布滿固體表面的速率發(fā)生物理吸附 。 表面化學(xué)反應(yīng) 表面化學(xué)反應(yīng)是指吸附質(zhì)與固體表面相互作用形成了一種新的化合物 。 金屬表面特別是多晶體金屬表面往往包含有很多缺陷：晶界 、位錯 、 臺階等 ， 這些部位 能量高 ， 氧化也就往往從這些高能位置開始 ， 一直到將表面覆蓋 。 ?化學(xué)反應(yīng)膜： 一般是指金屬表面與潤滑油中中的添加劑（ 有時也包括氣體介質(zhì) ） 相互作用產(chǎn)生的表面膜 。 ?氧化膜有時也被認(rèn)為是化學(xué)反應(yīng)膜的一種 ， 它是先發(fā)生氧的物理吸附 ， 然后在界面發(fā)生吸附反應(yīng) ， 而轉(zhuǎn)換為化學(xué)吸附 ，最后在氧原子與金屬之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng) ， 生成氧化膜 。 ? 機械零件的表面形貌直接影響其磨損、疲勞與腐蝕，以及接觸剛度和傳熱性能，影響界面間的導(dǎo)電性能與密封性能。 ? 磨具的表面形貌影響它的磨削性能； ? 噴涂表面預(yù)處理后的形貌影響表面涂層 (如油漆 )的質(zhì)量與外觀；
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1