Металлические поверхности на воздухе
Фрикционное поведение твердых тел определяется главным образом механическими свойствами в области контакта. Области контакта малы и могут быть загрязнены окисными и другими поверхностными пленками.
Обычно они находятся под высоким давлением.
Важно рассмотреть, как все это влияет на прочностные свойства твердых тел. Далеко не все из этих изменяющихся параметров полностью изучены.
В этой главе мы коротко обсудим некоторые работы в двух смежных областях: влияние поверхностной структуры и дефектов поверхности на прочность твердых тел и влияние размера.
Самое раннее количественное исследование в этой области — это работа Гриффита, выполненная в 1920 г. на стекле.
Он впервые выявил, что образцы из стекла значительно ослаблены трещинами, которые служат источниками концентрации высоких напряжений.
Он также обнаружил, что тонкие волокна (диаметром менее 10 мк) гораздо более прочны, чем толстые, установив влияние масштабного размера. В этом же десятилетии (1928 г.) Иоффе изучал прочностные свойства кристаллов каменной соли.
Он установил, что при выдержке в обычной атмосфере кристаллы были относительно хрупки.
Если же их погружали в горячую воду или в горячий насыщенный раствор соли, то прочность и вязкость их значительно увеличивались. Это объяснялось тем, что трещины, которые обычно есть на поверхности, залечиваются в растворе.
Более поздние работы подтвердили этот вывод.
Приблизительно тогда же были выполнены исследования в области изучения свойств ковких материалов, таких как металлы.
Тщательные эксперименты с очень чистыми монокристаллами показывают, что напряжения, при которых имеет место пластическое течение, часто в 100-1000 раз меньше теоретического напряжения, при котором какая-то кристаллическая плоскость будет в состоянии скользить по соседней.
Это привело к предположению (Тейлор, 1934 г.; Орован, 1934 г.; Полани, 1934 г.), что течение внутри металлического кристалла в виде краевых или винтовых дислокаций заставляет кристаллические плоскости перемещаться относительно друг друга на единичные межатомные расстояния.
