«Төменде өте көп орын бар» 1959 жылдың 29 желтоқсанында физика ғылымы бойынша 1965 жылы «Элементарлы бөлшектер физикасында терең салдары болған кванттық электродинамикадағы фундаментальды жұмыстары»

Механикалық өңдеудің барлық дерлік жағдайларында ұнтақталатын бөлшектер бетінде не қоршаған атмосферадан газдарды адсорбцияға ұшыратқан аморфты қабат түзіледі, не жаңа қосылыстар түзіледі.

Сонымен, жаңа сапалы қабықшаға өтуiне де ыкпал ететін бөлшектер бетiнiң модификациясы пайда болады. Өңделетін материал қасиетi оны құрушы фазалардың құрылымы мен қасиеті ерекшеліктерiнiң жиынтығы негiзiнде анықталады. Қатты денелердi ұсату және активациялаудың теориялық негiздерi. Ұсату қондырғыларының энергия сыйымдылығы және онда өңделетін материалдардың энергия коры. Жоғарыда көрсетілгендей, ұнтақ материалдарды алу кезінде әртүрлі бұзу әрекеттеріне негізделген түрлі ұсату қондырғылары қолданылады: езу, уату, кесу, аралау, үгіту, соққылау және оларды қатар қолдану. Жоғарыда көрсетілген әдiстердiң әрқайсысында дене динамикалық жүктеме күштерiнiң әсерiмен ұсақталады. Жiнiшке майдалы материал алу үшін үгіту әрекетін, уату немесе соққы әрекетімен қатар жүргiзедi. Материалдағы кернеу iшкi тартылу күшiнен аскан кезде бұзылу басталады. Бұл кезде жұмсалған энергияны анықтау ұсату теориясындағы негізгі мәселенiң бiрi. Серпімділік теориясы негізінен шығатыны [6]: берілген материалды ұсақтау энергиясы оның көлемi мен салмағына тура пропорционал, алайда ол ұсату дәрежесiне қатысты болады :

Мұндағы: δ_р - бұзу кернеуі, Е-серпімділік модулі, D - ұсатылмастан бұрынғы бөлшектер көлемi, d³ - ұсатылғаннан кейiнгi бөлшектер келемі, і - ұсату дәрежесі.

Бұл формула тек ірі ұсатуларға ғана тиiмдi. Едәуiр нақтысы П.А. Ребиндер теориясы болып табылады. Бұл теорияға сәйкес материалды ұсатуға жұмсалатын энергия денені деформациялауға және жаңа бет қабатын құрауға жұмсалатын жұмыс мөлшері болып саналады:

Мұндағы: v-деформацияланған дене көлемі, k_R – пропорционалдық коэффициенті, F-дененiң бұзылуы кезіндегі жаңадан пайда болған бет қабаты.

Ірi және уақ бөлшектерді ұсатуға жұмсалатын энергия әртүрлі. Егер бұзудың әр кезеңінде жұмыс жұмсалады, деп есептесек, D мөлшерлi дененi d мөлшерiне дейiнгi бөлшекке ұсату үшiн n кезең қажет болады деп есептесек, онда бұл операцияға жұмсалған жалпы жұмыс А :

Мұндағы: а₀ - берілген дененің бір рет бұзылуының көлемдік дәрежесі.(яғни, бір ғана бұзылу кезінде дене а бөлшектерге бөлінеді).

Мұндағы алынған жаңа бет қабатын анықтау үшін бұзудың әр кезеңінде бет қабатын қосып отыру қажет, яғни:

болатын геометриялық прогрессия болып табылады. Сонда:

және орташа энергияның беттік меншікті шығыны төмендегіні құрайды:

Мұндағы: және

Пайдаланылатын ұсақтағыштардың энергиясы мен қуатының жалпы шығыны төмендегідей есептелінеді:

Мұндағы: G-ұсақтағыш өндіргіштігі, кг/сағ, -ұсақталатын материал тығыздығы, кг/м³, s_p- бұзушы кернеу, Е-серпімділік модулі, і- ұсату дәрежесі, а₀ – бір рет бұзылу дәрежесі.

Нақты ұсату қондырғылары үшiн бұл әсер ету түрлері өзгеріп отырады . Соққылы ұсату қондырғыларында материалдардың ұсатылуы соққы жүктемесi әсерінен болады . Соғатын дененiң ұсатылатын материалға қатысты кинетикалық энергиясы былай анықталады :

Мұндағы : q_у - соғатын дене салмағы, W_у - согу кезiндегi дене қозғалысының жылдамдығы.

Материалды бұзуга Е_р энергиясынын бөлiгi жұмсалады . Серпімді соккы кезінде Е энергиясынын белiгi соккыдан кейiн ұсатылатын дене кері секiретiн денеге қайта оралады. Бұл жағдайда ұсатылатын материалға берілген энергия мынаған тең :

Ұсақталатын дене энергиясын бұзу үшін DE дене бөлшектері арасындағы ішкі тартылыс күшiн жеңу үшiн жеткiлiктi болуы қажет. Ұсату қондырғыларында соққы әрекетінен басқа үгiту кернеуiнiң маңызы зор. Соңғысы бұзу үдерісін жеңілдетеді және қысу кернеуіне қарағанда бөлшектер құрылысын, яғни оның қасиетін де өзгертеді. Соғу - угу ұсатқыштарының қатарына планетарлы диірмендер жатады. Мұндай диірмендер екі орталық ерістердің өзара әрекеттесуі негiзiнде жүзеге асатын гравитациялық ұсату принципі бойынша жұмыс жасайды. Майдалау және активациялау тиiмдiлiгiне әсер етушілер қатарына, сонымен қатар, шарлардың тығыздығы мен көлемі, шарларды толтыру көлемі, шар салмақтарының өңделетін зат салмағына қатынасы және т.б. жатады. Ұсату кезінде едәуір тиiмдi нәтиже шарлардың саны 50 көлемдi % , шар диаметрлері 10 мм болған кезде кездескенi тәжiрибе жүзiнде дәлелденіп отыр. Сонымен, материалды майдалау және активациялауға жұмсалатын энергияны бағалау үшін көптеген факторларды ескеру қажет. Ұсатылатын денелер мен белшектердің барлық механикалық және физикалық өзара әрекет ету үдерістерін ескеру іс жүзінде мумкін емес.

Бірақ барлық есептеулер нақты рұқсаттармен және шектеулермен жүргiзiлiп отыр. Одан басқа, механикалық энергияның бір бөлігі жылу энергиясына айналып, тарап кетедi, баска бөлiгi - ұсатылатын затта әртүрлі ақаулар түрінде жинакталады. Оны бағалаудың материалдың механикалык - химиялык активация көрсеткiшi ретiнде маңызы зор .

Заттағы жалпы энергия көлемі деформациялану, энергияның берiлу жиілігі, заттың қасиеті, үдерiстiн ұзақтығы және т.б. жағдайларға байланысты. Бiрақ ең жақсы деген жағдайларда ол берiлетiн энергияның 25-30 % -нан аспайды. Егер бұзылу негізінен серпімді кернеулермен байланысты болса, онда қордағы энергия қатты дененiң пластикалық деформациясымен анықталады және ақаулардың жинақталуымен, материал кұрылымының, ең алдымен үстiнгi бет қабатының түзілуімен байланысты болады. Ақаулы кристалдар химиясы көзқарасы бойынша көп ақаулы қатты дене едәуір жоғары реакциялы мумкiндiкке ие болады. Дәл осы активация кезінде кристалл торларда жүретін құрылымды өзгерістер заттың кезекті термиялық ыдырауын жеңілдетедi.

Деформациядан кейiнгi қатты дененiқ реакциялық мүмкiндiгi үзiлген байланысты бөлшектердің меншiктi бет қабаты сияқты , көлемдегі ақаулардың болуымен аныкталады. Деформацияланған бөлшектердiң үстiнгi энергиясы есептеулері көрсеткендей, оның мәнi органикалық емес заттар балқуының жылу деңгейіне сәйкес келедi ( 10-150 кДж / моль ). Дислокациялы құрылым есебiнен энергияның көлемді жинақталуы жоғары тұруы мүмкін. Ақаулардың жинақталуы пластикалық деформациямен байланысты болғандықтан, майдалау үдерiсiндегi активация үшiн материалдың пластикалық ағысын жоғары деңгейде жылдамдататын жағдайларды жүзеге асыру кажет. Бұл батыру қуаты мен жылдамдығын өсіру арқылы, көшушi деформациялардың болуымен батыру сызбанұсқасын өзгерте отырып, немесе, бастапқы зат ретінде, пластикалық ағыс күйiне ауыса алатын аса ұсақ бөлшектерді пайдалану арқылы жүзеге асуы мумкiн .

Шеткі дислокацияның дене бетіне шығу орнында терең электрондық қармақ болады. Бұл қармақпен байланыс энергиясы ионды кристаллда 0.5 эВ - дан асып кетуі мумкін. Осы жердегі бет қабатындағы заряд бет қабатындағы реакцияның басталуы үшiн термодинамикалық тоскауыл биiктiгiн едәуір төмендетуге қабiлеттi. NaCI үшiн жүргiзiлген есептеулер көрсеткендей, жаңа фазаның сынақты көлемi дислокация маңында едәуір азаяды .

Бөлшектер көлемi бойынша кристалдық құрылымдар ақауларынан басқа майдаланған материалдардың реакциялық мүмкіндігіне бөлшектің үстiнгi қабатының аморфтенуі едәуір әсер етедi. Ол ең алдымен көп мөлшердегi үзiлген байланысты, яғни химиялық белсенді орталықты қаныққан вакансиялар және басқа да ақаулармен қаныққан «қопсытылған» құрылымды материалдар болып саналады. Сондықтан осындай бет қабаты көтеріңкі адсорбциялы мумкiндiкке ие. Адсорбциялы сипаттаманың езгерici бойынша, сонымен бірге материалдың механикалық активация дәрежесін аныктайды .

Қыздыру және жылу бөлінген ақаулар рекомбинациясы жүретiндiктен, активацияның қосылыс дәрежесін бағалау үшін термографиялық және калориметриялық әдістер қолданылады ( жеті үлгінің барлық ақаулы құрылымының жиынтығы бойынша ), бұл әдiстер бөлінген жылу мөлшері бойынша деформация энергиясын бағалауға мүмкіндік береді. Монолитті деформацияланған үлгiлер үшiн, расында , бөлінетін жылу мен қордағы энергия адекваттық күйде. Белсендiрiлген ұнтақтар үшін бұл көрсеткіш, басқалары сияқты, едәуір жеткілікті шартты, себебі толық күйдiру үшiн ақаулар, әсіресе жаңа белсендi орталықтар түзілумен жүретін құрылымның термиялық қайта құрылуы пайда болатын жоғары және оған жақын қабаттарда жоқ.