Прочность хрупких кристаллов и рассказ об усах

Обобщая все сказанное выше, можно заключить, что всегда существуют двамеханизма, ведущих спор за право разрушить материал, — пластическое течениеи хрупкое растрескивание. Материал уступает тому или другому из них. Еслион начинает течь, прежде чем растрескается, то, значит, он пластичен. Еслиже он растрескивается до того, как начал течь, то мы имеем дело с хрупкимматериалом. Потенциальные возможности обоих видов разрушения заложены вовсех материалах.

Прочность хрупких кристаллов и рассказ об усах

Все, что мы говорили,довольно хорошо объясняет прочность стекол и таких аморфных минералов,как кремень или вулканическая лава обсидиан. Но подавляющее большинствотвердых тел, природных и искусственных, имеет кристаллическую структуру.Существует своего рода предрассудок, что кристаллические материалы не могутбыть прочными. Так, слесарь, обнаружив сломанный коленчатый вал или какую-либодругую деталь автомобиля, может сказать, что «она кристаллизовалась». Вкаком состоянии была эта деталь до «кристаллизации», он не объяснит, ясно,что она не была аморфной. Нет нужды повторять, что все металлы, почти всеминералы, большинство керамических материалов и привычные нам сахар и соль- вещества кристаллические. Соображения здравого смысла вряд ли приведутк заключению, что только регулярная упорядоченная упаковка атомов или молекулможет быть причиной малой прочности твердого тела. И действительно, этоне так.

Однако, когда мы имеем дело с твердыми хрупкими кристаллами, на практикеих прочность оказывается даже ниже, чем прочность монолитного стекла, ив своем «сыром» виде неметаллические кристаллы вполне заслуживают тогопрезрения, с которым к ним относятся инженеры.

Теперь самое время поговорить об «усах». Мы часто слышим о «металлическихусах», как если бы они были единственным типом усов. На самом же деле этиусы менее обычны и менее интересны, чем неметаллические, поэтому мы будемговорить главным образом о последних. Усы, о которых пойдет речь, не имеютничего общего с человеческим волосом и представляют собой длинные тонкиеигловидные кристаллы, которые могут быть случайно или преднамеренно выращеныиз большинства веществ. Существует много способов их выращивания. Толщинаусов обычно составляет 1–2 мкм, хотя их длина может измеряться миллиметрамии даже сантиметрами.

Рис. 22. Усы, растущие на металличеcкой поверхности

Иногда усы вырастают случайно на металлических поверхностях (рис. 22),и, когда эта поверхность оказывается элементом электрической схемы, вполневозможно короткое замыкание, которое иногда оказывается досадным, иногдадорогостоящим, а порой и опасным, смотря по обстоятельствам. Такого родаметаллические усы были известны довольно давно, но к ним относились развечто с некоторым любопытством, когда к этому не примешивалось чувство досады.Так продолжалось до 1952 года, когда Херрингу и Голту случилось изогнутьнесколько оловянных усов. Они заметили при этом, что при деформации ~2%усы остаются упругими. Такая упругая деформация соответствовала напряжению,которым никто никогда не нагружал не только олово, но и, возможно, никакойдругой металл. Это было похоже на поведение тонких волокон с аномальновысокой прочностью, что, естественно, привлекло к себе огромное внимание.

Комментарии закрыты.