Гегузин Я.Е. Почему и как исчезает пустота

Подождите немного. Документ загружается.

[обьттп:я в

устье

трещ|{шь1

-[,*{гттересоваться

этими

собьтт!1ямп, мь!

!1ачали

},1]]ог0 .|1е1г

то}!у

назад' когда

на:шу

лабораторию

посетил

ньтне

шокот?_

гсь:й

известньтй

кристаллофизик

[еоргий

|лебовттч,![ептпт-

вет1тт.

!пту пр11надлож{ат

красивь[е

исследовап!1я

по залс.

чт,1ва1{ию

(мокрь1х>

трещи}1'

устье

которь|х

3&||Ф;-{н8н9

ттась1щеннь|ми

}{{идкими

растворами

ве|цества кр]1сталла.

]-{апт

физикашл,

работающгтм

1бласти

вь1сок]!х

темппера_

тур,

[еоргий

[лебович

посоветовал

3аняться

исс,цедован']е}]

30;1€{!!!БА(1|{я

(сухих)

трещ1,!н'

где перешос массь1

моя{ет

г[ро!тсходить

либо

дшффузией

объепте !1л| по т{оверхнос'[!1

крис_талла'

либо

терез

га3овую

фазу,

заполняющую

трещт1_

пу.

совету

пть| вня,'1п.

[4з

патших

оль1тов с]|е]ова._]о!

что

в процессе

3алечпва-

пия

1'ре!ци}1а

сташовится 1{ороче'

ее

устье

с1{ещается

со

с||орост!'ю'

завт:сящет!

от

коэффттц11е1{та

са},1одиффувши в

кр1,{сталле

г!рт.1

теп,1пературе

0шь]та.

т{есттто

говоря!

н11чего

особепно

и11тереспого

мь|

не шолуч11;1!1'

на1ш

ре3ультат

плахбдшлся

в согласии

с прямолинейньтпттт

г{редст|а3а1т]]яши

те0рии

диффузшош}|ого

3ал0чива11ия, ||4звестно,

чт0

о1ть1ть]'

и|} которь|х

следует

о}к|{даемое, не

са}1ь1е ва)1(нь1е

!т

т1ште-

рес!1ь1е

о!1ь1ть!.

}{ат*

это

вь|яснт4лось

лт1]шь

чере3

годь{' не_

@;,1(8!{ашт|0о

в тех

давт111{{]т1,{х

ог{ь{тах ш(ьт

попросту

про3ева-

лтт. Б а'гом'

ра3умоется'

ви1]а

!1е |еоргия

|лебов:т.та

ог:

д{1л

})азум|!ьтй

добръ:й

совет' а

на[ш?. 1![ь:

пльтс.тттли

обра-

3а['[1 п

шо1|ятиями

диффузиоп}1ого

пр0цесса и экспер!,1\{е}т_

тировалт1

так,'пто6ьт

этот

прс)цесс

ттроявил се$я

тташболее

шо.п1]о.

1\4ьт

ато

3начит

(вь1сокотеп{пературт1ь1е

фгтзшктл>,

и3уча1о].т]ие

крттс?алл,

о)1{ив'{0}]нь1Ёт

дттффтзпе|!.

![ьтеь:тто

шотому'

что

0}кидали

проявле}1ше

дттффузшот]]{ь;х

эффектов,

ппьт пертльлг! отж{!1г

проводилц

дл1!тедьЁ1ое

вреп1я.

т]

поэтоп{у

г|отсрял!т

1'у

!та1{а"11ьт!ую

стад!1{о

процесса,

т:а

котороЁ:

дпс.

,!о|{а!.1иот1т1ь!|1

птехаттизм

дейот.вует

и в зт1ач!:тельгто{!

мере

исчер|1ь1вается.

?а'

ж(е

опл01ш}1ость' которая

бьт'-т:

г!овторе-

!1а

]\{11ог!1м1!

эксперип{е!]таторами'

и3учав|шш1{}!

шр{1пекан!10

крупи11ок

1!{е}т{ду

со6от1 ттли

к плоскост|т.

[[едавтто

мь|

во3вратил!1сь

изуче11ию

собътт;тг] в

усть0

трещи{1ь1' т|емт!ого

и3!|енив

свое

отно1шен}!о

крт{ота.г{лу'

дошустив

в свою

логику

образ

дви:кущейся

дислокации.

3тсспсэриш:ентировали

мь]

монокрпсталлом

!1г'.

||ооло

очеред}|ого

этапа

от}кига-интересовались

величиной

сме'

щепия

верш|инь1

уотья

Аэ

убьтлью

числа

дислокации

Аа,

распо.т]о}кеп}|ь|х

непосредствонной

бливооти

от

устья0

132

Фтжиг г|роиаводили

{|ри

темцературах

сравн11тельно

ц]1з-

ких'-когда

диффузттонньтй

перенос

вещества

прат{т1!чески

11е

проттсходит.

|{роводя

эти

опь1ть|' мьт

убедились

в следующем.

Бо_

первь|х'

обнару:кился

ва:кньтй количественттьтй

результат,

состоящит?

в том'

что' чем-на больтпее

расстоя1{ие

с}{ест1!-

лось

устье'

'геп1

больтпее чр|сло

дислолтаций

ока3а"цось

у1шед1ш!1ми'

г;сче3нув1шими

и3

обдасти кристалла'

шргтп{ь1-

кающей

вер1|1и]]е трещинь1.

}далось

убедиться

топ{'

ч'г0

ме)т{ду

велгтчитто1|

Аш тц А'п ;таблюдается

линет1ътая 3авис!т-

}1ость:

.:ем

больтпе Ал,

тепс бодь:шее Ар' Бо-вторьтх

(это

следует'

ли:пнт:т]

раз

подчеркнуть); пр0т]осс запечттвйттття

про11сход|'!т

об.пасти

температур,

ког]1а

:('1с.11окаци!1

пере_

}|ещаться

}{огут'

а вакансш11

практ11чест{[1 3а]]орон{ет]ь1.

|[осле

ска3а1{]]ого мон{11о

попь1таться' оть1скатт, ко"'1|{!те-

ственну}о свя3ь

ме}кду Ао

л А,п.

\ля

этого

рассп{отри[{

схеш1у

дт;слокацио11}|0го

3алечивания тре1цин.

8слтт

.{ттс.,то_

1{ац1,1я'

отш{ет1ег|{1ая крестико},{'

пере}1естптся

}'отье

1]-'е-

щинь!'

о!;о

сш|естится на

расстоя!|ие

&/р. 9вевттдт1о)

1)с.1111

сптест1{тся

Аа

дттслокатдттй,

то

устье

г{ередв!тнется !1а

рас-

стоя|!|[е

^/:!_

^п,

3то простое

услов110

1тагп}1}{11

опьтта}{}1

тт

подтвс.р,1|далось:

['х,

А,п,

мь1 и3меря"1]1|'

1}ет|тор

Бторгерса

во"цт1.т{'тта

т13всстттая.

|4так,

вттдттмо'

мь1 пра в1].'1ь{1о

пони}1аеп{'

!1то

!!.ро!!сход!|т

устье

трещ|111ьт

при

певь]сокой

теплпературе

11 те{!ерь'

г!о}калу1_1'

\1о}т(т1о

ра3веятт,

педоуме1{т1е чшт:}теля'

кото1эьтт1

)1{дет

поясне:т!!лй, какое

от!]о1ше!тт]е к проб.ттепте

.кт:отепту?>

ккак?>

'1}{еют

опь|ть1 с

цезавер1пе1ттть1ш{1.1 1'реш{11па[1р1.

,(ело

тош|.

что профш.пь

контакт]1ого

перетшо[?тса,

фо1;_

птгт

рутогцтт{|ся

ме

жду

дву}1я

т1

аст1{]{а \!!1'

отетть ттодо6е}т

уоть!{,

тре|цттнь1.

Аналогт.тя

мен{ду

!тп}1{]

ос1т0вапа 11е т().т!ь1{о 111.т

шх гео}!етр11чест(ом

лодобшт,т,

|10

!1 !1а по,г1обт:тт тех

с1{.'т'

кото_

рьте

с[1ьткают

тре1ццт.т^у

1{ ноторь1е

определяют

Р()ст

к011_

такттто!1

поверхпостгт. Ёак

мь] 3{1ае}1' тако{|

сш.;то{1

];тз:тяется

кац11л'[яр11ая'

с11]1а' о6условлоттшая теттдет1цгтейл

т* 0окра{1{е_

нттто

стзободнь1х

11 образоватти[о

грат|!!ч!!ь1х

11оверх{{остей'

1акшпт

образо*с,';е3аверш]ет{ттая

трешдш11[1

от.|!]1т{{1ая

[10;(оль

кот]такт!1ого

перетше||т*а' а ее

за'11еч1!ваш{1е

[1о;{0ль

{|ро_

[оответствующу!о 1],]1.1|10с

трац!]1о

сш;.

хта вт:ле!|т<е.

13:}

{

цесса

спекания' когда

веще-

ство

шереносится пе

диффу-

31,1онг{о' а

дислокационно.

Фписьтваемьтми

опь1там11

мь1

кол!,1чествен!1о

убедттлттсь

реальност'т

этого

про1{есса.

(обствепно'

для

того

чтобь|

иметь

право напиоать

по-

следн1те

две

фразьт

о собьтттт-

ях

устье

трещиньг' !1 п3ло-

;{ено

все предь|дущее.

(та;ц:::г

дислокац]!о}|п{}го

|]алеч!1_

Ёедавно,

т.

е.

,1980

г.,

еа!|||л

тро1ц||1|ь'

|{огда

у}1{е

бь:лтт гтзвестнь| вое

те

опь!тьт

с контактам]т'

ко_

торь1е

оп'1са!{ь!

вьт|ше'

устат]овлена

связь

ме'кду переме-

]цешием

дшслокаций

усть1о

трещинь1

ее

3алеч!1ван!1-

ом'- по схеме

давци[шних

ступецчать!х

дилатометриче_

с1{!1х

опь|тов

поставили

модельнь!е

опь|ть1 по

залечиваг{и1о

трещи|1ь!.

}1огтгтьтй'кристалл

т{е3авер1пецдой

треш1:тной

шагревался

стуг|епчатом

ре}киме

на ка:кдой

темпера_

турттой

ступенько

велось ттабл:одение

3а смеще}|ием

устья

трещиць!.

1-[а тса:кдой

температурной

ступепько

строились

|{ривь|е

3авиоимости величиньт

смещения

устья

от вре}|е-

п}1

от}кцга.

}{ат*

мьт

у}ке

з}{аем'

шоле

!{ашряж{ет1ий

в о6ласти

устья

'грещи|]ь|

дислокации

перемещаются

в трещину и

обуслов_

;}|ива1от

шекоторое

смещенце

устья

на величину Ал.

(во_

бодттьте,

т1ичем

}|о

заторп{ожент:|ь|е

дисдокации

примут

участие

в этош{

процессо. [о

времецем'

одна1{о' на

данной

температурной

отупеньке их

будет

стаповиться все

мень_

|тте

процесс

омещег1ия

устья

будет затухать. |{ри

перехо-

де

на

следующуто ступе11ьку

благодаря

тепловому

возбу;к-

дент1!о

некоторь|е

и3

затормо;|{{еннь|х

дислокаций

получат

воз}{ож{пость

шеремещаться

цре

начнетоя

сь|3нова'

устье

будет перемещаться

со

скорость1о'

убывающей

со

времег1е1!1.

.!1егко

убедиться

то}|'

т|то

если

бь:

устье

!1огло

оме_

т]1аться

ли|шь вследствие

диффу3иоппого

притока атомов'

скорость

его смещения

бьтла бьт т*амного порядков

}|е]{ь|пе'

т{ем

эксперименталь11о ттаблюдаеплая

тт

обусловленная

дв],]ж{е}1иеш

дислокаций.

}}{так,

модельном

опь|те

шльт наблюдали

((актцвность})

п3_за

движ(е1]ия

дислокаций,

т.

е. по причине

пластичности.

Фбобщеттие

этого

результата

|{а

слунай

реальной

п!€€€!в:

134

ки оовор1шенно

8стественно'

так как любой

ко11такт

}1о}кет

бьтть представлец

участком

трещ!{нь|. Фб

этопт

ра3говор

у?ке

бь1л.

[|1арпки

уетраиваются

поудобнес

3тот небольплой онерк

ре1цил

{1омест|1ть

к!{11гу'

шмея в виду

два

сообра?кеция.

Бо-первьтх' в

гдаве'

повест-

вующей о

процессах в

контакте

п{е}!{ду

п{еталли1{еск!1}'1

1шаршт{ом

и плоской

п{еталл}1ческой

поверхностью'

е[1у

место

шо существу'

во-вторь1х'

1\{не оче11ь

хочется

поде_

литься с

читателем

той

радостью'

которую

и?пьттал,

про-

1]итав

о красиво]\'{ опь|те'

недав11о

описа1{ном

одном

и3

научнь|х

журналов.

!!4дею опьтта

предло}кид

и предска3ал

его

результать1

пзвестньтй

теоретик

шьюмон'

а экспери-

ш1ентаторь| в6ликолепно

реал]{зовали

идею

теоретика.

Бот шх ошь!т.'Ёа

поверхности

монокршстальной

пла-

стинки

меди

или серебра

аксшериментаторь1

расподо}1{11ли

]{ного

(око.по

деояти

тьтсяи!)

идентичнь1х

мо1{окр11ста]1ь-

пых

!цариков

(

{0_'а

см)

и3

того я{е

вещес1ва'

Фттлоси-

тельво

пластинки

тшарики бьтли

ориентировань1

т|рои3воль-

лто. 9кспериментальная

шроцедура

состояла

сдеду1още!{.

||риготовйенньтй

таким

образом

образец

длитель1]о

отж{игался

при

шредплавильцой

температуре.

Фтэлслтг

эпи3одически

шрерь1вался

11 снималась

рентге}{ограм]\{а

одновреп!енно

от

всего

ансамбля

тшарико8;

Рентге:тограм-

ма' снятая

перед

начало\{

отн{ига'

свидетедьствовала

(-)

том'

что'

как об

это1\!

|1 позаботились

экс11ериме1]таторь1'

{шари1{и

располо}кень1

хаот11чес](и.

(о

врептенем отжига

т{екоторьте

ваправленшя

рассеяг1ия

становил11сь

преиму_

ществен|1ь|ми'

и после

отя{]{га

длитель1!ость|о

0коло ть1ся-

чи

часов

ока3алось'

-что

[]!арики ансамбдя

ра3бились

на

группь!

так' что

ппределах

ка:кдой

из

групп все'они

рас_

подо}1{е[|ь| строго

идент!{ч}1о:

ра31\1ь1тая

полоса

|1а

рентге_

1-!ограп!]\{е

|тревратилась

в последовательность

четко вь1ра_

}кен11ь|х

пи}{ов.

9то

ж*е

шрот,1зо1||ло?

Б процессе

длитель11ого

от}к[{-'а

ва

диффузионной

отадии

формирования

конта1{та

т11арики

г1оворачива;т]ись

целью устроиться

поудобглее

1|а пластин_

ке.

[1оудобнее_это

3начит'

что6ьт

эвергия

11а гра}|ице

{шарик_пдасти!1ка

бьтла

попленьште.

111арики

сами

ре|пал!1

для

себя 3адачу

о том]

какую

сторо1-1у

]{аско.т|ько

11[1

надлёжсит

шовер[!уться.

?е иа них'

которь1е перед

от}кигом

бьтли

ориентирова[!ь]

при6ли3итель1]о одит|аково'

про_

цессо

от}1{ига

шшоворачивадиоь

так' чтобь1

ока3аться

135

!)..',

Раооелн|1ё

рептгеновских

лучей {парикамп

до

переорие!}тац.'и

под вссми

углам!|;

после

под

ш3брацнь1м11

ор11ептшрованнь}ми

строго

од{1|1аково.

}}[пцег:тло

г]оэтош{у 11

т1ро!т3отшло

ра3д0.пение

г|а

грушпь1'

чисдо ]{оторь!х

соотвег-

ствует

числу

во3мо}1{нь!х

вь1годг1ьтх

оршентаций

моно-

т{р11стальт1ого

{шарика

от1{0ситель1{о мот{окристатльнот:|

г_{ластш!{к}1.

}1с

будепт

цодробгто

обсу:кдать,

к0к

осуществился

шово_

рот

1паршков'

а шорадуемся

!т

(мудр0сти)

1шариков)

1{ото_

рьте

}1атшли

способ

устро'1ться

поудобнее, !{

мастерству

учот!ь1х'

которь]е

сумели эффет*т

и предвидеть,

гт

обна_

р}|}к

1'ь.

Фписапт:ое

явлеЁ|ие

от{епь

ва}кпо

для

итттереоутощей

ттас

шроб'ттеш{ь{

(!]очеп[у

и как

исче3аот.пустота?>.

Фшьттьл

0 |шаршка},|!1'

которьтс)

устраивадись

шоудобцее'

св[|детедь_

ству{от

том'

что'

кроме

у:ке

обсу:*сдав1шихся

1]ам!| тен-

депцгтг!

к поЁ|и}цеттию

энергии

системь{ из

больцтого

числа

поротш111{о}{,

8€?Б

още

одша'

3аключающаяс'1

ъ стремлении

уст]]ошться поудобшее

0кру}кении своих

соседей'

Рще

раз

1]одчеркг!е]!|:

ттоудобттее

з11ачит так'

нтобьт

э}1ергия

!{а

грашицах

соприкосновег1шя

соседя}{и

бьтла

бьг помеЁ1ь[пе.

Ёонтапстнь|е

мост[[ки

(оветстст:е

физикш

(ергей

Басильевич

(тародубщев

Бладиштир

}1осифовит

.]1цхтман

оделали

цаждй

своей

области

очепь

многое.

(тародубцев

области

физики

взаттллодействия

и3лучеция

с вещ0ством'

.11ихтман

]

в об'

136

даоти

,1ооледования вл1тяния

адсорбциог:1{о-'ат{т]{в{;ьтх

сред

!1а механические'свойства

твердь1х тел.

[ля

кащдого

и3

них исследов&пия

3акономерностей

формирования

ко1{такт_

т1ь1х

мостиков },1ежду

ошекающимиоя,крупинкам1|

ап!13од'

почти

слутайность| }1о в этих эпи3одах

отчетливо ска3алась

талантливооть

исслодователей'

уменше

не пройттт

мимо

эши3одического

наблюдения |4 !тонять его ва}кно9ть.

[{ сожалению'

}к'13т{ь обоих

исслед0вателей

оборвалась

сл1'1шком

рано'

в том во3расте

вер1ш11пе'

когда'

по

ош_

ределет1ию

шоэта?

(уже

мт{огое

3]{ае1шь' еще

многое мо-

жеш] ь...)

Работьт

Б.

€тародубщева

(она

ошубликова]{а

со-

авторстве е А'|*4. ?имохино!|) и

Б.}1.,}1ихтмана появ]{лись

самош[ конце 40-х годов, когда

шшредьтстория

физитеских

исследований

процессов сшекания 6ьлла еще

очень

6ед:та.

(тародубцев

гт 1имохитта эксперип|онтировапи

поро1п_

1{а1\{и'

получешЁь:ми

механическищ

дроблениеш|

кр'1стал'{ов

]\а[1

1{}.

|{осле спекания пе спрессованното' а просто

нась|панного в тигелек

поро|шка'

экспериментаторь]' при'

лагая легкое

усилие' разру[шали

сшек|шиися

конгломера'г

3атем

г|од

микроскопом

рассматрива.т[ц

контактгтьте

об-

ласти

тех скоплециях

1{ескольких поро1ши}{ок'

которь1е

остались

неразру!]1енньт},1и.

Фсновн.ое наблюдение'

сделан-

вое при этом?

3акдючалось

том'

что отдельньте

круп1{Ё1ки

скрешлень|

т0ненькими

1\{остиками_кристалл!1ческ,!м''1

усиками'

которь|е

в- некоторь|х

с,]1учаях

достт{гали длинь{

300

микрон шри

диаш[етре

10_20 микро!1.

,(ля

того чтобьп

по1{ять'

как

эти

мостики

форьлттрутотся,

[тародубцев

1имохина

поставили контрольнь]е

ошь1ть|.

,[ве

монокршстальнь1о

пластинки соли

располагал!!сь

одва

тлад

другой

на

расстоянии

около 20

мк.

Б процессе въ1соко_

темшературного

0тн{ига

каждой и3 шоверхт1остей навстре_

ву

другой

рос

бугорок'

шереходящий в то}1кую

иглу

конта:*тньтй

мостик.

те годьт, когда 6ьлли

сделань!

ваблюде1'ия(тародубце_

ва и 1имохиной,

причину

формирования

роста

контакт'

11ьтх

мостиков

истолковать бь!ло

трудно.

Ёекоторьтм

кава-

лось

да}1(е'

что их

ра3витие'

сопрово)1{дающееся

увеличе1{и_

ем

!1оверхнооти' прямой

укор

термодинамико.

со

време11ем

все

стало

ва свои места.

Б многочисленнь]х

сппециальнь|х

опытах'

.которь1х и3учались 3акономер1{ости

3аро}кдения

р0ста

цитевид1{ь|х

кристаллов,

6ь:ла

выяспена

роль

газовой

фазьт

процессе их

развития

роль.вь-1хода

виц-

товь1х

дислокаций

ца

поверхность

кристалла

(об

этом под:

137

робцо

раосказат1о

во

}1ногих

популярньтх и

непопулярнь1х

к1игах)

Ёам,

шнтересующимся

формированием

контакта меж(ду

крупинками'-.после

работьт

(тародубцева

?имохшгто|т

стало

ясно' что

разви(гие

контактнь1х

мостиков

одна

и3

ва)кньтх

деталей

проц9сса.

Б. }4.

,11ихтман

наблюдал

формирование

контакта

между

меднь1]!1и

поро|шинками'

которь1е

спекались

в атшяосфере,

способствующей

восстат1овлению

окислов.

исходном

со-

отоят1и11 шоро1шинки

соприкасались по больтшой

площади'

цо

на 3начительной

ее

части

контакт

бьтл

не металличе-

ским' а чере3 посредство пленок

окислов' которь]е почтт1

всегда

покрь1вают пс)верхность

меди.

Б шроцессе отжига

окисдь1 восотанавдивались' в их объеме

формировалась

Ёесьшла

дефектная

структура'

обогащеввая

множ{еством

вакантпь!х позшций,

ранее

3анять1х атомами кислорода.

|1оэтоплу,

несмотря на цевь]сокую температуру

спекания'

атоплБ:

меди в

дефектной

структуре

облацали' большлот1

диффузионной

подвиэк{1остью

и,

бьтстро перемещаяоь'

на-

!{апливались

вблизи тех

немвогих точек' в которы

с саш|о}о

т{ачала контакт

6ьтл

метадлическим'

1ак как исчезновение

пленки

окцслов

приводило

тому'

что на основной части

г{овеРхности-

исходного коптакта ко}1такт нару[шался'

рас,

{ширив|1]иеся

участки

металлического контакта

превраща_

лист,

в мостики'

соединяющие

поро|шин]{и.

1\[еханиам

формирования

моотит{ов'

обнаруженньтл?

.1{шхтманом'

проявляет

себя в

0чень боль1пом

количестве

реальт{о

осуществляющихся случаев

практически воегда'

когда сцеканию

подвергаются

окислен!1ь1е

поро1шки'

|[ервьте

наблтодения .1]шхтмана вь|звали

мно}кество

экспериш|ентальнь|х

работ,

которых

обнаруж*епнь:й

им

эффет*т

исследовался всесторонне.

помощью

микроскопа

||сследовалась

структура контакта'

тщательно

измерялось

ош{11ч0ское сошротивление 1{оштак1шой

областп' которое

со

вреп{е}1ем

до,]1}кно

терять

черть| полупроводниковой

про-

водт1мости пт

шриобретать черть| металлттчёской

провод:а-

}1остт.1. }{о

все это

бь:ло

вь]яснением

деталей

разлитной

стешен'1 ва}1{11ости'

основвое

ж{е

открь|тие явления

и его

правидьное толкова]1ие

шринадло?кит .}1ихтману.

Фно

бьтло ипп

опшсано

кор0тенькой статье в <[окладах

Акаде.'

&1{111

паук сссР),

уместив:пейся

на

двух

страншчках

{38

1;}9

]{онтакт

тултла

А-Б

Буквами

А ш 0 обозначевьт

ра3личнь1е

вещества.

}{ас

будут- интересовать

процессь|' которь|е

происходят

в месте

контакта

ме]т{ду

крушинками и3

ра3личньтх

веществ'

Ёак и

ранее'

для

простоть1

ш определенности будем

предполагать'

что

крупинки

ип{еют сфертттескую

форму.

$омбинащияп'

шар

разлит]нь1х

веществ !]ет чиола'

,т.в

каждой паре

месте контакта }'огут наблюдаться

особен-

{1остш' отл}1чающие

ее от

любой

другой

парьл.

3деоь мьт

обсудим

ктвердофазттьте> г{арь|'

где

в3а1{мная

растворт.!_

['ость

компонснтов

отсутствует.

!!4так'

котттакть1

типа А

в }!ежду

в3аи\!11о !}ерастпори-

1{ь1},!ш

веществам1,1'

Б т:екотором

с}1ь1сле этот 1{о}ттакт под1о_

бетт контакту

меж(ду'одт{ошмет;нь1ми

крушт1ннам11' та1(

как

одной и

другой

системе в объеме

не про!1сход11т т|ашрав_

ленное г]еремещет1ие вещества

и3

круш[1нки

в круп1{пку.

3то

означа.ет'

что и в одном и

другом

случае круп!1нк11

могут

попш3ить

свою

э11ергию тольк0

3а счет

умень!пепил

свяаанной с ними поверхности

энергии.

|[ара. одноип1011нь1х

крупинок

ре1шает

эту задачу

элеме}{тарно шросто' стре}{ясь

слиться в одну' 3та возможсность

для

парь1'ра3ноимент1ь|х

,крушинок

исключена

в силу их

ра3ноимен!1ости.

|[оэтошту

их

участь

мо)кет

ока3а{ься

3начительно

ра3нообра3}|ее

однозт1ачво

ошределеннои

участи

одцоиме1'нь1х

круп1.!нок.

[/пустим

вначале'

что

поверхностт1ая энергия

на гра_

нлце А_Б

(с"")

боль1ше суш1мьт

поверхностньтх энергий

вещества А

(а'")

вещества Ё

(а").

этом случае

участь

крупинок

будет

следующей:

соприкоснув!шись

Фотке,

от1{'(

(т1е

пож{елают))

увеличт1ть

площадь

контакта' так как

увеличение

поверх|]ости контакта

ведет к

увеличег1ию

цоверхностной энергии

системь].

еслтц бьт

мьт искусствеш-

тто,

шрило:кив

усилия'

такой

контакт

со3дали' крупинки со

времецем

оамопрои3вольно !1арутшили

бьт

этот протя)1{ен_

т:ь:й контакт'

соответствент1о

преобразовав свою

фор'у.

|[о-иному ое6я будут вестш

г|арь!'

для

которь1х вьтшол}1я_

ется

следующее

условие:

адва--ад

цв.

этом случае

ра3вит11е

коптакта

дол}1{т1о

шривести к пог{1!_

}кеншю

поверх11остной энергитт

системь1' од1{ако

степень

этого

ра3вития

3ависит от

конкретного

ооотно1шения ме?1(ду

шоверхностньтми э11ерг!]ями.

[ля ра3витшя

контакта ваибо_

лее

благошриятной

явлтяется

ситуация'

котда вел11чива

&дв1ад-ад.

этопт

случа€' Беш1естг1' кр}|п1{нкц 8

простс

вь1годт{о

(]:1ама3ь|ваться})

на поверх]-1ость

круп}!н}|и А..

т{то-

бьт прошзотп.1то

(нама3ь1вание))'

ш}1:т

!{ото!9&{

вмеото поверх-

ности типа

А.

появятся

,две

поверх11ости

типа Ав ш

типа в,

надо' что6ь|

цдв*6в

бьтло

пгеньштим'

че},]

6{д'

& 318

о3начает

вь!полн8ние

3аписа]]!1ого

}1ами

неравет1ства.

(нама3ь1вани0)

мо}кет

про!1сходшть' напр''1п!ер' мехат]шз_

]\!о1.{-

поверхт-1остно11

диффузии.

[ейчас

для

нао

ва}ке]1

не

мехат!и3}{?

термодинамическая

оправда1{}!ость

.11ро-

ц0сса.

оп

3авер!шштся

тогда' 11огд&

систе}{а

вь1делит

},1ак-

с}1п{аль!1о

возмож}тое нол!{чество

ат-1ерги'1? когда

вое веще-

ство

}1руп]{ттктт 8

перек(}чует |{а

поверхг{0стъ

крупит]кш

д.

|[ртт

этопт

образуется

двухслойная

сфера: ядро

ве1цест_

во

.4!

пок||]ь]т1де

вещество

3дссь нуп:шь1

шояснения.

$аза;тось

бьт, после

того

кан

поверх1?ость

пороп|}тн|{и

полностьто

покроется

вещество1]

г]0рош]'11{к'1

Ё, стимул к

дальттет!гшему

слиянию

[1сче3{1ег

обеш1алттая

двухслойная

сфера

не возни]{}1ет.

9бсужда-

оьльт{.?

стгтмул

дейотвштельно

исче3нет, 11о

оста{1ется тдгто{!

т'от:

с;1пгьт!?, т*оторьтй

вь1нуждает

сливаться

од11у сферу

/{ве

од{]о!4ме1]нь1е

крупинки.

Бедь'пос"це

тог0, как

вещо_

с1'ъо

в по1{рь1до

шоверхность крупинки

в контакте

ока_

!]ь11]ато'[ся

две

1{ру1]и{1ки

т11па в.

11роцесс

так

далет(о

тте

пойдет,

есл!]

величина

с[Ав

пре'

восхо;

(ит

раз1{ицу

0"д-0'в. 8 этошс

случа0

(а

ато вьгяст1яется

!,о}!о!!(ью

|!0 очс||ь

простого

математического

ат:а.'1лза)

увел11ч0!1!!е

плош1ади ко11такта

между крупинтсапли

6удет

ороисх(}/{т,]ть'

но оста!]овится'

дост[1гнув

определет{ног{)

шреде;||1.

,(альттей:шео

развитше

|{онтакта бьтло

бьт сошряже-

!{о с п0гл0т1]е}1ием

эцергии. Бсе

три обсужденньте

ситуацш,

:]кспориш{ет{тально

набл1одались'

да

!-1е }!ог"|]1;

не набл1о_

,:1€!тьс'{'

та]{ |{ак

яичего'

кро1\{е []епогреп:и}тот}

термопт1на}1п.

[({''

в ост1ов0 на|ших

рассу}кде11иЁт

не содер:кится.

9етпзс:ртьтй

шопу,г:п

ьпй

плт'ог

1\:[ешсду

треть'}ш-1

чотвертъ1;\{

лошутнь1}111

'.1тогами

прош]-

,1о 0коло гтолутора

десятков

лет1

уш1естив1пихся

[]а

стра_

!11'цах

1{{1'{ги.

!]а

эттт

годь:

бь:ли

'1акопле!1ь]

!-1г{тересньтв

ва}кпь1е

сведеш!]'{

о 1]оведе1]и14

изоме1.:ттот:1

шорь]

г]ри

ра3личнь:х

вне_

лттттгтх

оботоятельотвах'

вь!яснеЁ1а

роль

<грайпчтдот'т

кттнети.

{{и))'

т. о.

11ро1!ессов'

про11сходящ!1х

т!а

гран1]це-за;1ечива1о.

'г1егтс'!

п('рът.

Разгадапа

ттрпч11на

са[1ог]роп3во,|1ьт1ого

1\{)

ра3буханпя'язодпрованной

$орь! в {,пь|тах

$у:гтглского"

Бь:ясценньте

шри

1]том

ф]1€ические

обстоятельства

ца;1ее

-ока)кутся

0чень

.1}тш'{0ственньтми

при обсузкдении

процес-

сов' шро]'сходящих в

роальной

поро|шковой

т|рессовко'

3апол1_!онной

'зяво:ноством

пор

и шрони3а}|ной

сло}кной

запутанной

оеткой

'ра1тиц

}'0жду элементами структурь|.

Бедь

опь:т $уииттского

свид0тельствует

о том' что

свое}{

стремлении и36авиться от

пзбь|точной

энергии с!1ст8п{а

не

пренебрегает

ни

одним

113

существешшь1х

путей' исшоль3уя

при этом тот'

которь[г!

дает

во31!|о'к}!ость

поскорее

шзбавлтть-

ся

от во3мо}кно

больпшего

количества

и3бь1точной' энер_

|ип':

еол1л

ликвидащия

части границ

вь1годнее'

чем 3алечи_

ванио порь1' система

мо)кет

(согласиться))

да}1{е

и на

раз6у_

хание

!!ФР,

тодько бь:

шоскорее и

шоболь1ше

вь]11гратЁ

энергии.

эти

тодь|

подробно

изутена

роль'

которую

,1грает

алектронный

ветер

формировании

контакта

механизп{о}1

пластичности.

|{онятно?

что

ра3нооть

температур

ш!о:,тсет

обусловить

эффективное

одностороннее

давление'

с}к]1_

мающее.шору.и

в этом_не

классичеокий

ответ на

вошро_

сь1

(ппочему)

(как)).

]\{ногоо

шоцято

цри

и3учении

т|оведения

ансаптбля

ш0р.

Бокруг

да

около

проблемьт

(ансам6ль

шор)

длительное

вре'

мя

ходило

мшож{ество

уче1!ь|х ра3нь1х

во3растов,

рангов

творческих

возмо}1{ностей.

\4х

усилиями

про6лема шногд\а

прояснялась'

чаще

3атуманивадась'

ипогда бьтла

близка

ре1пению'

почти

ре[ша]{ась'

но

исти}1ное'

про3рачное по]1и'

мание

проблемьт

усколь3ало'

1тад

Ёим

груаом

нависло

слово

(шочти).

}4 только

шооло

появлония

филигранной

теорет!'{-

ческой

работь:'/{ифплица

(лезова

это

слово шсшарилось

и3

проблемь1

}таступила

шолная ясность.

йногое бьтло

поттято

при

изучении

контакта

второй1

шосле

шшоры

осшовпой

характеристики

пористой структурь:.

к}{но1оеа

__:

это

3|{ачит

вот

что:

стала,понятвой

шринци_

шиальшая

вовмо)т{ц0сть

самопроизвольшой

пластической де_

формащии

в 3оне

1{онтакта

обнаруэкень:

и !13учо11ьт

(р03етки

сп0кания))'

обращено

впимание

на-

аналогию

п{еж{ду

пе_

риферией

тсонтактной

3онь1

устьем

не3авер1пенной

тре_

щит1ь!.

'|еперь ясшо'

что

в поисках

ответов

на

вопрось!

(|1очому)

(как)

не следует

довольствоваться

ли1пь

пред_

ставлониями

диффу8иовном

переносе

массьт'

что

роль

дислокацпонного

{1ерешоса

\1ассь|

м0жет

онаваться

зна_

чимот].

14!

} |оголя

есть точноо слово: к6еспроиптествие).

?ак вот,

о6су:кдаемьтй

шериод

им

охарактери3овать

пользя. |[ри

подведе[тии

чотвертого

11опутного

итога семь

лет тому на_

зад

первом и3дании

этой

книги ]шла

речь

о том'. ч.|о

изучение

(ро3еток

спекания))

явится источ}1ином

важ{нь!х

сведений

дислокационпь1х

эффентах

шри

спекании'

3а

шро1пед|пие

пять

лет в этой

о.бласти

действительно

имел

1{ак

при шодведении

всех

предь1дущих

итогов'

3десь

то;ке

необходимо

нашом]1ить

том'

что

нере|шеннор]

оота_

етсд

шроб:тема

(актив}|ой>,

опень.

скорой

усадки

шористой

прес_с0вки

и3 кристаллического

поро1шка

в'

начале

процес-

са.

3та проблема

устойтиво

дер}кится

физике

сшейания.

почвму.и

кАк во3никАвт

шустотА?

квиге,

которая

т]а3ь1вается

<|[овему

и как

исчезает

пуотота?>

ум0стен

даж{е

необходим

рассказ

том'

как

появляется

то' чему

1{адлеж{ит

исчевнуть.

1ем

более,

еоли

речь

идет

такой

деликатной

материи'

как

шустота'

ре3ер_

вь:

которой'

как известно'

веисчерпаемь|,

}'1меется

мнбнсество

тривиальнь1х

сшособов

ее появле_

шия.

скаж{ем'

п€карь

(со3дает)

пустоту

в виде

дь1рь|

испе_

ченного

им

бу6лика. [|!утят,

что

эта шустота

!!е исче3ает'

когда

съедают

6ублик: пекарь

может намотать

на

нее

:ловьтй

бублик.

|1устота

в пористой

прессовке

появляется

по тех]тологии

пекаря' подобно

дь!ре

в 6у6лике,

роли

ко_

торог0

вь1стушает

а)курная

ко!{струкция

и3

множ{ества

оо-

шрикасающихся

поро|шинок.

9та глава

поовящена

совсем нетривиальнь1м

сшособам

появлег|ия

шустоть!'

когда

ро}кдается

она в

процессе

с11е_

1{а}1ия

смеси

ш0ро|шинок

вваимно

растворимьтх

веществ.

!е

появлепие

этап

гта

пути к

форйирова_нию

бесшористо-

го

тела.

Фна шоявляется,

нтобьт'

недолго

''росущес""о"а",

[тсчезпуть.

Рассказ

том'

как

возт1икает

пустота'

мог

бьт,

цод

стать

ва}кности

шроблемьт,

бьтть сушественно

более

обстоятель_

}|ь1м'

чем

тот!

которь1й

читатель

найдет

этой

главе.

1![оэтс_

шо

бь: !{ к!{игу

шаписать

шшод [{а3ванием

к|]очему

как

во3никает

шустота?л.

Б названии

наптей

книги

т!ет

слова

(во3[1икает))'

а есть

с'|ово

(исчезает))'

шоэтому

о во3ник.

т1овении

ли||1ь

шорядке

информации.

]

142

{

Ёг

Ё]

Бакансцонная пустота

3тот

оверк

шшосвящег1 г{роцесоам'

шрот,1сходящиш{ в

во|{е

контакта

ме}кду в3аимно

неотраничен1{о

раствори}{ь|м!т

веществами.

[ля

определенности

в 3оне

контакта

1,1е}кду

двумя

тшарика}|ш

веществ

(буквьт

у:

у}т{е

3анять]'

они обозттачали г{ерастворимь1е

вещества) .

|1регкде

тем

перейти

к конкретноп{у о6су:ндегтттю

про-

цессов

1{онтакте

_о,

сформулиру'епт

сообралкен'1е1

ко-

торое

дол}кно

стать

путеводнь1п{

в глоисках

истинь1. 8

ме-

стё нонтакта

будут

шрот{сходить

все

те процессь1'

которь1е

г|риводят

наиболее скоро

достиж{11мо}|у

ттаттбольтшё-

му

шо велич1!не

пон!1}кению

энерг111{

системь|.

последнет:т

фразе

равно

311ачи1\ть1

ука3ан!1е

1та вел],1чит-1у

вьтт1грь11ша'

указа||ие

'{а

скорость 0го

доот}1}кения.

вслт.1

угоду

ско-

рости

дости}кения

крупного

вь!игрь]1[]а системе

ока?кется

необходимь!}| в како}!-то прощесс€

часть э}1ерги!1 затра-

тить' мо}кет

ока3аться'

что именно

так

она

и постуцит.

3ту туманную

и общую

фра,у

чуть по3?1(е

ра3ъяс}1|о

на

конкретнь]х

цримерах'

но

место ей име:тно

3десь.

9то бьтло бьт,

если

бьт

вещества

в3аимно не

растворя_

лись'

т{ам

у}ке

и3вестно'

все ошределялось

бьт

поверхност_

нь1ми энергу{яму[

форма

крупт1вок

и31!|енял'ась бьт

угоду

умень1шению

этой энергии.

нашем

случае

парь1

взаип{_

но

растворимь[х

веществ

во3нчдает новая

во3}1ож(ность

по_

т]изить свою энергию:

комп6нентьт,

продиффундировав'

]!1огут

образовать

раствор'

которьтй пото}[у

и образуется,

что его

объемная

энергия

метль|пе объемной

энергши

комшо-

т1ент в

количествах'

нообходимь[х

для

обра3ования

да!-1ного

количества.

раствора.

}(азалось бьт,

мо:кно бьтло

о}кидать

следующего

шоведения

пар-ь1 в области

контакта:

о6ъом'

ное

растворецие

растворением'

а_

поверхностнь1е

?ффек_

ть1

должнь1

протекать

сами

собой.

14дея:+ак

будто

бьт

здо_

ровая'

так как сумма

воегда

больтпе

ка}кдого и3

шоло}+{и.-

тельг{ьтх

слагаемь|х.

Ёе

отме}1яя

этой арифметическо||

]\,|удрости'

действительность

все }ке

ока3ь!вается

слож{11ее

тех

пряш1олинейнь|х

шродска3аний,

которь:е

ца

атой

му1ц_

рости

основь1ваются.

конечном стете

судь6а

парь1

1{ру_

11инок

А_в шредопределена:

о!1и

превратятся

в мот1о]{р!т_

сталл

одг]ородного

раствора.

|1о

дороге

этому

пРеделу

крупипки

их

состав,

степень

совер1пе11ства

структурь1'

шх

форма

претерпят

много преврат11остей,

кот0рь1е

глав-

ттьлм

образом

обусловле}1ь}

торопдивь1м

стре}1ле1'1ием

пре-

14:3

схсмат!!{1ес!{оо

иаобрп;:сеплио

процеес()в'

про!|оходящих

при

}}в11!'п|[}ом с|1о|!а|!иш офер

['э

ш3а|[п{!!о

|)аствор|{мь|х

!}е|цоотв

делу 1.

делах

человеческих

та_

|{ое

поведение

11а3ь1вается

по_

сше|ц]{ость1о.

Расска;ку

нескольких

про-

меж1уточнь1х

ситуациях'

кото-

рь|е

попадают круцин\\и

г|р]1

своем

поспе1шном

стремле_

|{ии к

пред0лу.

Бстротньте

потоки

атопгов

в крупинку

атомов 2

кру_

п11т{т{у

определя|отся

ра3лит|_

}1ь{ми

коэффттщиентами

диффу_

зии. 8нтп,

1{ак

правило'

о1{а3ь|_

]]аются

ра3,]111ч1{ь|ми

г|о то]]

ттроотой

причи1{е' что

не

обя-

;затльт

бь:ть

о/!!1|}аковь|ми.

святзтт

с этип{

и3

ре1петки

одно[]

крупит11{!{

уйдет

атомов

больш:е,

че1\,!

11ее

придет.

3то

зна_

чит'

что

в ]{рупип1{е

появятся

вакат]си'1'

которь|е'

объедтт_

|1ясь'

0бра3у|от.

\!а.т|еньт(ие

шорьт

|{рупшп|(е

11орьт

это

|]евь!год11о'

та|{

1{а1{

с !'им!1

свя3а1ло

цаличие

|ловой

поверх_

11ости.

Фдтлако

|{рупинки

мирятся

с этой

явной

,''",'"Бд-

|1ость1о'

::ишль

бьт поскорее

образовать

раствор

и получить

]1ри

этом

вь|игрь1|||' _тсоторь:!1

шногократно

скомпенсирует

]троигрь}ш|

1{а

порах. Бозтдикнове1{[1е

пор

это промеж{уточ-

пт,тй-этатл

1{а

пути

истинн9

равповес1|ому

состоянию.

.|{

ттемтлого

поопе]пно

об\единил

ра3ро3|{ен|{ь|е

]{збьт_

точшь1о

вакашсии

в порь|' в

ва|{ат{сио}!|{ь|е

пустотьт.

{е.по

']'ом'

1!то.

уход

и3бь!точной вакат{сии

из

ре1потки

пору

ка_

ж{ется

безуслов:то

вь1годнь1}1

оправда1{1{ь|м:

ре|шетке

отта

<ттзбьтточ!{ая))'

ли|пняя' а

поре она среди

себе

подоб-

!{ь1х'

||а!{

бьт споя.

действттте.т]ьнооти'

од11ако'

все

оло}к-

,]ее'

та!{ ка1{'

п0глощая

вакат|с!]и'

пора

растет'

а с

1|ей

растут

п0верхность

порь| и 1'а

эшергия'

кот0рая

шоверх_

!!ость1о

свя3а||а.

[1о

атой

шрич{.11]е

ока3ь|вается'

что

погло_

тцатт,

ттзбт,тт'очт]ь[е

ва}{а11сии

вь1годно

.}|[[1111Б

110!€,

ра3п,1ер

|{о-

тороЁт

]}олик'

больтше

|1екоторого

пди:тимальтто'о.

[

э'а

1\11{11]|п'{аль1]ая

шора

обьтчтто

ока3ь1вается

т1асто]|ь!{о

боль-

пшо!|,

.116

/{.;1я

ее

образования

/{олж{1{ь1

слувайно

объеди_

!!ятьс'{

д;109

вал*апсттг}!

}[оттеч1{о

я{е та|{ая

слутат!ллоотт,

йс-

|!е3а|още

п{а.г{овероят||а'

практи1]о

ск]1 1]ево3]\{о}к1{а.

это

оз11ачаот

11ево3п{о]|{г:ооть

образоват]ия

ва|{а1{0иот{11о!|

пу_

стоть]

пор.

атопту

закл}очет1п]о

пас

привела

шряп{0,']и!]е,'''1|ая

л0ги_

(оответству|ощу10

шдлюстра:{ию

см. па

в:с,л:ейке.

144

1{а'

ко11такт

действует

в обход ато'}

логики.

Б обла_

сти

ко1.!такта

во3никают

трещинь1! [одобнь1е

теш!'

которь1о

мь1

в}1дели

в области

диффузион}1ь1х

розеток'

Равп,ер

тре_

щин

1шожет 6ьтть

достаточнь1м

для

того' чтобь1

и3бь1точт{ь1м

ваканс1{ям 6ьтло

вьтгодно

ццровалщваться в ати

трещ|111ь]'

форптируя

((вакансионную

пустоту).

_|[ожсалуй'

к месту

расска)ку

здесь

еще

об

одной.особен_

1{остш

процессов

в !{онт-акте

д,

обусловленной

взаттпл_

т:ой

дттффузией.

Фбьтчно

}|олчалцво

предполагается'

что при

в3аи}'нои

щлффузии

вещества

проникают

друг

друг\

ли!шь

чере3

поверх11ость 1{ег[осредстве11ного

контакта.

1ак

дет]ствлт_

тель}1о

происход!!1т'

если

тела соприкасаются

шо шоверх_

ттостш

больтпо['|

площади.

А вот если

ко11та]{т

почт'1

точеч_

ттьтй,

как

это

'|меет

},[есто при

соцрикост{ов0т1и11

круд11шот('

фроттт

диффузттоттного

потока

мож{ет иёпсусстветттто

рас|]|11_

риться

с]:еду1ощи}|

образом:

вещество

одттой

и3

круп1т|]ок

буде'

с помощь}о

]\'{еханизма

поверхностпой

диффузии рас_

пространяться

по поверхности

другой.

крупи|{}{|1'

с^по_

,6р*'-.'''

будет

диффузионно

пропикать

ее объепт.

3то,

очевидно'

дол}кно

привести и

приводит

разбуханию

од_

шбй

крушийкш

3а счет

другой.

Форма контактттой

поверхности'

и3ме-1{яясь

во

вре[1ени

припека1]ия'

мо}кет

при!1имать

оч0нь

слож(нь1е

очер1'а11шя.

Ёапример'

еоли

эяергетически

оправдана

диффузтпя

ве_

щества

крупйнки

по шоверхност,1

крупинки

€, то в6лшзл

1{онтакта

теле

крупинки

€

6удет образовьтваться

кольце_

вая ямка

11сточник

атоп{ов'

1{оторь1е

диффузшоп1{о

пере_

\[ещаются

на

поверхнооти

крупинкп

€.

Фписаннь:х

деталей

процесса припекания

двух

круп!!_

1ток и3 в3а11мно

растворимь|х

веществ'

пожалуй,

достаточ_

11о

для

того'

чтобь|

читатоль

кое-что

у3нал

физике

про-

цесса'

убедился

том'

что | а пути

равновеоноп!у

состоя_

1ти1о

области

ко!{такта

могут

формироватьоя

и сло)1{нь|е

профшли

тсонтактттой

поверхности

и во3!1икать

пустота'

Фпь:тьт

ео

,кгутамш

1!роволот(

]\4ьтодь о

том'

что

следует

проследить

в3аимное

г!рипе'

1{анио

11е

двух'

множества

сопр11каса|ощихся

проволок'

совер!це!]!1о

естестве1'{на'

так

1{ак в ансамбле

и3

мно)кест-

ша ко]1тактов

могут

проявиться

такие

детали'

которь[е в

одиночт]ом

контакте

не обнаруякиваются прос1о

ппотому'

1]т0

являются

характеристикой

именно ансамбля.

!ц5

Б топс

опь1те

цо

спекан11ю

я(гута

проволок'

которь:!|

бьт.т

вь1полнец

в !,-арькове

еще

оа!,(ом

цачале

50-х

гфов,

шс-

следовались

образт\ь:

следующих

конструкций.

Б штедпук;

кашиллярную

трубку

3атягивал!|сь

сейь

калиброва|ньтх

проволок

одинакового

д!!аметра

(-сзо

пяк).

Б_сечеттттдт,

1терпешдикулярг1о},|

оси

трубки'

семь

проволо1{

образуют

п,т!отную

-упаковку:

одна

це}|тре

и 1песть

вокруг

ттее. !!{зу-

чал|{сь

обравцьт

двух

различ}1ьтх

типов.

'дЁйх

Бор'*ц,1_*

централь]{ая

шроволока

бь;ла

ш:едт.:от?,

а периферийньте

-_.

:'11:_{.",'.'

другшх

це}ттральт1ая

т111!{е"т{евая'

пер'1_

фериинь1е

}{ед1{ь1е.

Фшь:т

за:тлю1|алс'1

длитель1.1о!1

0т-

жиге

образцов

пр^лт

тед'{пературе'

близлсой

""'.''р'1ур'

плавлег1ия

птедгт.

3п*тзодически

отжиг

шрерь|вался

и в

пл()_

скост11'

перпе]]дикуа:ярттой

ос!1

г|роволок'

помощь|о

ме-

талл_мпкроскопа

1,1сследовалась

структура

составного

об_

ра3ца.

тех

образтдах,

в которьтх

медная

проволока

бьтда

це|:тре'

отч0тл11во

ш{о}кно

бь:ло

шаблюдать'

как

со

време-

т!ем

изотермического

отж!1га

медная

шроволока

обо!аща_

лась

порами'

умень!шалось

ее

('!{ивоо))

сечепие.

|{р0волока

как

бь! таяла,

стаЁ|овил-ась

рьпхлой,

подобно

^'";,;";й;,

полежав|пему

водо.

Ёикелевьде

||роволоки

утолщалисъ

явт1о

за

счет

впитьтваемь1х

себя

атомов

меди.

Баланс

!13_

менения

площадей

нит{елевь]х

меднь[х

проволок

убеди_

тельно

свидетельствовал'

что

дело

и},|ен!{о

так

обстоит:

}!икелъ

рас1ухает

3а

счет

меди.

Бще

одна

пюбопь|тгтая

де-

таль

формирующейся

структурь|:

ока3алось'

что

все т1ике-

левь!е-

проволоки

цо.- контуру

обогащеньп

слоем

меди.

11одобрав

подходящии

травйтел",

й'*-''

б,'"','

'",.'''й!Б

видеть

границу

между

шоверхностнь!м

слоем,

обогаще'тт-

}]ь!м

медью'

никеловой

сердцевиной

проволок.

во3т|икпо-

венио

обогащеннь:х

модью

слоев

следствие

стремле!1!|я

системь!

рас!ширить

фронт

взаимной'диффузии]

об этом

ранео

уже

расска8ь1валось.

Б тех

образцах,

в которь[1'

никелевая

проволока

бьтла

окружена

меднь|ми'

наблюдались

те

жо

особенности

про_

1{есса

||рипекания'

что

и в

предь]дущ!1х:

медньте

проволо-

ки

обогащались

порами'

цикелевая

раз$ухал',

*''

!'_

верхность

обогащалась

![едью'

диффуйди$1вавйей в

об{-

ем.

оора3цах

этого

тишша?

однако'

наблюдалась.одна

осо-

бенцость

структуры'

которая

образцах

предь|дущего

типа

пе

возцикала'

Фказалось,

тто

центре

никелево[|

про-

волоки

}]а

далеких

стадиях

т]роцесса

формируютоя

одна-

три

круцЁ]ь|е

порь|.

|11х

происхо}кдение

существе|{но

иноо|

\46

чеп{

тех пор' которыо

наблюдаются в меди. |!орт'т в меди

следствие конденоации

избь|точнь1х вака1{сий,

они

диф.

фузионные

поры;

в николе избь1точнь1х вакансий

нет'

и,

следовательно'

порь1

диффуаионното

происхо)кдения во3_

1ликттуть

!1е могут. ]4х'появление

обусловлено

существе}|но

11нь]ш1и причинами.

Б процессе припекания

взаимной

дциффузии

ацсамбль медно-никелевь|х

проволок

разбухает.

Фб этом

убедительно

свидетельствует 1тарастающее во

вре-

меви

увелцчен|1е

расстояния

мен{ду

диаметрально

распо_

.!ож{еннь1ми

проволоками в образцах обоих

типов.

Разбу-

хание

дол}кно

сопрово?кдаться

появле1{]1ем в

центре

про-

волоки

растягивающих усилий.

14менно эти

усилия

рвут

тело

проволоки?

образуя в

центре

полости'

которь1е

общепринятой

терминодогии

следовало бы именовать

г!е

порами'

трещинами.

Фбьтчт:о

говорят

порах в

никеле

ли|пь по аналогии

теми

истинпыми

вакансионными

пора-

п[и' которь|е

располо'кень1

в меди'.

14так,

формируется

контакт:

в меди

поры' в никеле

трещиньт'

образец

разбухаот

и это все

для

того, ттобьт

конечном

счете избавиться

от

пор' и

от

коптактов' и от

трещиц'

от

и}1дивидуадьт{остей

отдельпь[х

проволок

превратиться в

однофазньтй

раствор'

состоящий из атомов

моди

и пикеля.

|1оявление пустоть|

при пришекации преосовки из по_

ро1шков

вваимво

растворимь|х

вещеотв'

видимо'

дол)кно

сопрово}кдаться

не

усадкой'

.равбуханием

прессовки.

6о_

прово?хдается|

1ехнологи говорят:

прессовка

растет.

Разу-

меется,

когда взаимЁая

диффузия

практически

3авер-

[пится'

рост

сме1|ится

усадкой.

Бсе

расска3анное

ра[!ее

появле!|ии

пустоть] естестве1{но поясняет

эту

смену

про-

цессов.

$оротенькая,

пебе3ь]нтересная историческая

справка.

Б.

.{,.

11ттнео и

я,

поставив|шие

опыт со

'т{гутами

проволок

1950_1951 ||., пребьтвали

сладком

заблуж{донии'

что

нами

впервьте

обнаруж(ет|ь1 возмо}кность

существования

неравг;ь]х по

п[ощ}|ости встреч]{ь1х

диффузионнь1х

потоков

при взаимной

диффузии

и'

как

следствие

этого'_

образова-

ние

вакансионЁой пористости.

действительности'

од|]а-

ко'

за три года

д)

нас все

это бьтло сделано

работе

аме-

риканских

физи:{ов

Ёиркендалла и €мигельскасс

опуб-

ликовано

в одном иа }1(урналов.

Б первьле поолевоенные

годь|

иноотра}1нь1е

журналы

приходили

к нам в

маль|х

количествах

с боль1пим оцо3_

€оответствующую

илдюстрацию

ом. па вклейке.

147

](а1{ие}{'

та1{

11то

не мудрет1о

бьтло окааатьоя

неосведомлен_

т:ьтм.

1{ нашему

со}1{але!1ию'

ноосведомлет{!|ость

11е

аргу_

ме|1т

с]|оре

3а шр!1оритет.

Ф1{3икА

(Активно(1}1:>

Б любой

ра3ви.вающейся

науке

ее основнь1е

3адач!| не_

}13менно

маят!ат

перед

уче}|ь1ми'

готовящимися

ре|ш1,1ть

шх.

]1(аж]е

11 тогда'

когда

силу

обстояте,]1ьств

эти 3ада11!1

ока-

3ь|ва1отся

}|емного

стороне

от

вре}1ег1ной

маг}1страл{1'

вдоль

|{оторой

наука

развттвается.

Фдна

ш3 |.лавпьтх

3адач

фттзцки

спекания

(об

атопт

у}ко

напоминалось

много1{рат-

но)

состоп:т

в 11остроении

теории

пачальнот]

стадтттт

само-

г|рои3вольног0

уплотне}1ия'

котда скорость

т!роцесса

ока3ь|-

вается

аЁ|омально

больштой,

неоообразвой

ни

с о/{пш1\[

и3

и3в0стнь1х

мехап11змов

пероноса

массь|.

[оворят

так:

ак-

тиввость

спека}1!1я

велика[

Ё}

начале

50-х годов

физики,

пь1таясь

ре[шить

эту

3ада_

чу

(в

поб)'

оказались

песостоятельнь|м!1

6ьтли вь]нуж{день1

пойтц

обход,

и3учая

отдельнь1е

элемег]тарць]е

процессь1'

сопутствующие

усадко.

Фни,

види]|[о'

последовали

плуд!о_

ст11 1путочной

песенки

альп1тшистов'

в которой

утвер;кда-

ется' что

<умнь:й

в гору

не пог}дет,

умттьтй

гору

обойдетл.

|ора,

разумеотся'

пе

ре1шаемая

3адача'

а трудцости

|1а

пути

к ее

ре1шеци]о.

}|овьле

физитеские

подкодь|

к 3адаче

нат1альной

ста_

дии усадки

намет11лись

литшь

недавво.

с}дин

и3 пих

свя3ав

учетош

во3мо)кной

ролш

п.т1аст}1т|оското

течон!1я

3о[1о

контакта.

11омнттте

(розетки

спекания)

расска3

собь:ти-

ях в

устье

трещ'1нь|.

[ругой

основав на

от|{азе

от перене-

сения модельпь1х

т|редставленит}

на

реальную

прессов1{у.

0ба эти

г|ути

привлекают

исследоватолей,

об

обоцх

п,

следует

коротко

расска3ать.

€ущество

пдеи

Бспомним,

что попь|тки

кв лоб>

ре!шить

вадачу

на.

чальной

стадии

усадки

основьтвались

н0

исполь3ованиш

представлений

о единитвой

поре цли

одиничнФ]!{

гсФнтА$$-

те.

1!1одельньте

опь|ть''

в которь1х

ш3учаппоь

ковтакт

п,

пора,

были красивыми'

пх

ревультатами

мФ[ельнь1Ф

!&.

счеты

согласовывались

отличво'

модельныо

представления

среди

учець|х

аавоевалш

авторитот'

вполне

достатотпь:й

148

для

того'

.ттобь:

явиться осг:овой

попь]1ок'

предпр]!нима_

емь;х

кв

лоб>.

3ти

попьттки

3аключались

следующем.

}}4сследователт:

считали'

что

пориотая структура

есть совокупность

точеч-

нь1х копта!{тов' а

экспериментадьно

наблтодаеплая

усадка

есть су}1п|а

(усадок

на ко1{такт)

ме}кду

все1!!! тем11

поро-

!т|инками'

которь1е

пересека]отся

прямот:1,

парал"шельног}

направлен].1ю

и3}1ерен[1я

усадки'

1,1 пр11ход11л}!

к кри11ащему

1{есогласию

экспер1{}!ентом'

которое

не

удалось

устраншть

ц}1какими

дополпительнь]ми

предполо}ке}{1!яп{!!1

дефект_

ност|{

поро|!1ков

|] о

птеханртзмах

необход1{п{ого

переноса

вещества. Фстается

предполо)т{1,1ть!

11то

!1спо"]1ьзовав'1];1еся

лог11ческ11е

рассужден|{я'

которь]е

основа11ь!

на }1одельнь1х

опь1тах'

шр11

всей своет'1 очевттдт:ой

стро||ност1]

хитро

у-во_

дят

от цст;тнной

прич1{1'1ь] огроплной

скорости

усадки.

Би_

д11мо'

нужна принц11пиадьно

новая

1тдея'

которая

русле

изложеттной

логик|{

11е содерж1{тся'

во

всяком

€,;1ут1д6

следует

!|3 1{ее.

||оищем

эту новую

!1дею1

крт1тикуя

<<строй1{ь]е

рассу}к_

дент.я),

|{ринципттальное

допущение'

на

1{оторо}!

лог11ка

осцована'

состо,1т в

то}1'

что точка

сопр]1косновеншя

двух

контакт'1рующ1тх

крупинок

неподви}кпа1

}1ертва'

усад|1а

есть

следствие

поато1\{ного

переноса

вещества

по

цаправ_

деяию

к этой

точке,

!{оторая

со времеве\1

о1(а3ь1вается

объеме

контактного

перетпейка.

что есл11

это

представ,це_

ние' справед.][ивое

шрип[е1{ительно

модед11'

несправедл11во

г{р11}1енительно

'пористой

прессовке.

и т'11пно3

\1одел11

}{е-

тпае:г

ттат!тт1

ре{т]ен|1е

задачрт?

что

есд1''

в тторттстот'т прес_

совке

поро1шинки

перемещаются

как

целое.

т:'|1!

т1то

данная

лоротш].1нка

ско]]ь3ит

по

г{оверхности

соседше!1

;]

этопт

слу-

чае ни1(акпх

(мертвь1х)

точе]1 сопри1{основе}1ия

11ет и

пове-

ден1]е

ансатябля

поротпинок

в г!ористо1_1 прессовке

стано-

в'ттся

?1{идкоподобньтпл.

}{онечно

:*се. тат*от:! процесс'

гдо

вещество

перенос1{тся

не поато}11{о' а

цсль1п1]1

поро1шин_ка-

ш{ш'

ш{ожет

обес''ечить

огро}{ну1о с1(оростъ

усад1и.

Ёо,

прежде

чем

утверждать

его

реальность'

}1у}кно

обсудить

1] ос[{ь]сл!1ть

энергети1]еску1о

цедесообразность

этого-

про1{есса.

!добно

э'6

|}елать1

расс1\1отрев

просте.йтший

элеп1ент

порпсто!1

стру11турь]'

составленной

из

трех

прямоугольнь1х

г1ласт1{но11

толщ1{ной

/а ш квадратньтм

основанивм

ра3ме_

р'',

'"'р'"ьт

]. [1а схеп'а''т''еёнотт

гтзобра}1\еяии

полЁ,

за_

шттршховант!ьте

сг1ло1шнь11,111

л1{}1!1ями'_

вещество

пласти_

11ок' а ограниченнь1е

г{у1{ктирнот}

линшеЁт

пустоть1'

(по_

149

схеп|атичеокоо

иаобрап(о_

!|пе

процесоа

уп1о|{ьшен!!я

пуототь|

воледотв[|о

вза!!1{.

пого

дгпффузионного

о|(о.:1ь-

}|{ен'!я

круп|[нок

в.

оотаетоя

все те}{ }т{е'

неи3меннь1}1'

даннь1м

еще Френкелемз

шотому'

что ппроцесс оошровождается

умець]пением

поворх_

11остной

энергии. }}4зутая самопрои3вольное

спекание'

дру'

гим ответом

на этот вопрос

}{ь1

не встречались,

вот на

вопрос

(как)

ответ новь1й.

|{устота

исчезает

вследствие

диффу3ионного

сколь)кения

3ерец

дттффузттонно|о

пре_

образоваттия

их

формьт.

[иффузии

привадлеж{ит основшая

роль'

но

совсем не

та'

которая

ей

отводилась

в механ113ш!е

диффузионвого

растворе11ия

пустоть1

ил1т

в меха11и3ме

диффузионно-вя3кого

те11ения

вещества

пору. Бозмож_

пости

диффузии

разнообразнь;,

в обсу:кдаемой

]{дее

у!1тена

та и3 цих'

которая может обеспечить

((активг|уто)

усадку

шрессовки

на

начальной

стадии

11роцесса.

3амечание о

вл11янии иска:кенттй

в стру}{туре

поро1ш!1_

вок на

((активность)

усадки'

Ёонечно

}}{е' оно

сущеотвует'

во

всяком

случае

в той степени,

какой

11ска?ке]1ия

1\{огут

повлиять

нА

увелитение

коэффициептов

диффузши,

кото-

рь!е

определяют

скольжение и подстройку'

ча

облегчение

пластического

скольжения

9доль

поверхвост1! сопри|{ос1{о_

вен!1я поро1шинок.

||оэтому

какой-то

мере

потеря

((ак-

тивности)

обусловлена и

совер]ше]]ствованием

стру|{турь|

поро1пинок.

6уть

идеи я

и3лож{ил' видимо'

и3ли1швей бодростью.

[,ело

в том'

что в3аимное

сколь}кение

3ерев мо}кет

сущест-

венно тормо3иться

1пероховатостью

гранинной

поверх11о'

сти. ]![оатсно

ука3ать

еще

и инь1е 1рудности'

стоящие

перед

утдеей

$о оставим.их

д.ця

обсуакдения в

с|1е11иальньтх }1{ур_

налах'

а здесь

удовлетворшп[ся

ли|пь

мь|слью

том' что

вь|сокая

активность

мож{ет

бьтть определена

перемещевием

цель1х

шоро|пинок'

а ве

отдель1{ь|х

атомов-

?ри

опьтта

разуплности

идеи'

изложецной

предь1дущем

очерке'

можно

бьтло

бь:

читателя

убедить,

следуя

тривиальвой

схе_

ме

дока3ательства:

сообщить

расчетнь1е

формуль:,

следую'

щие

и3

идеи'

сопоставить

их с

кривь1ми

усад1(и!

извдечь

из

атото

сопоставления

какую-нибудь

константу

системь1'

11апример

коэффг:циент

граничной

диффузии,

а_-

-затеп{

вместе

читателем о6радоваться

тому'

что этот

коэффици_

ент

близок

извест11ому

литературе.

3аверив

читателя'

чт0

ме11я есть

и такая

возмо)квость'

я поступлю

иначе:

сообщу

ему

результать1

двух

модельнь1х

и одного

качест_

венного'дилатомотричеот{ого

ошь|тов'

реаультать]

которь1х'

151

р'')

|[орттстость

такой

структурь!

определяется

;1робьто

Б!-

!--]--.]--7;

._т-|

так что

пртт.т*0,

вел1.1чияа

Б*0,

[риведенное

опреде"'теншо

шористост1{

о3}та{{ает'

что

г{роцеос

спекания

дол}кец

3аклю-

чаться

самолроизвольной

(вдв1,1)кке)

средней

пластш!{к{т

между

двумя

т<райнттми'

которьте

для

шростотьт

буде:л

с.ти-

тать

вег|одви}кт1ьт]\,1!1.

3тот

процесс

вьтгоден:

3акрь1вающшс-

0я при

этом свободньте

поверхцости

]1ластинок

характер1{_

3у]отся

больптей

поверхностной

энертией

с,

тем

ш'"*р*й'_

стная

0нергця

грапиц

}{е}1{ду

г!ластинкамц

&тР.

'![егко

оцепить

то

давление'

г!од

ьлияшйем

которого

средняя

пластин1{а

будет

перемещаться.

|[ри

перемещевии

пластинки

на

величину

Аа

поверх}тостпая

энергия

пор1{-

стой

с}руктурь1

умень1цится

па

величину

[ш:4!Аа@_@;р)'

А так

как

Аи:1Аэ'

то

сила

Р,

вьтну}кдающая

дви}ке!|!{е

средней

г!ластияки'

выра3ится

формулой

:4!

(с

с.,).

6ила

эта г|рилож(ена

к шлощади'шдастивки

[!о,

и,

следова-

тельно'

действующее

ца нее

давление

4(с-с.')

:_тт--_--и-

Бсли положить'

что

сЁ_с",::$'{|'

эрт|

см',а!р'=\0-3_|0-'

спг,

то

Р_2'(106+10')

дия|см'_-величина

совсеп1

т1е

[1алень_

кая'

вполне

достаточная,.-нтобьт

процесс

{Ранит1т1ого

сколь-

жент!я'

осуществл8ю:цийся

диффузионнЁтм

меха!ли3ш|ом'

происходил

достаточно

с}{оро'

(активно)).

Ёе

будем подробнее

обсу:кдать

идею

те

усложнеция'

которь1е

о}1а

претерпевает'

когда

ее }1адо

шри}.!ен1,1ть

дан-

ной

пористой

структуре.

[[4спьлтаем

и3ло)кенную

иде1о

вопросамш

(почему)

(как)).

Ёа вопрос

(почему)

ответ

|б0