Вплив рідин та ПАР на процес подрібнення матеріалів

Відомо, що наявність рідин та ПАР на поверхні твердих тіл і те, що між ними немає взаємодії, може значно знижувати межу пружності матеріалів, їх твердість та міцність і тим самим полегшувати процес їх руйнування. Цей процес варто зв’язати з механізмом руйнування твердих тіл, запропонованим П. А. Ребіндером та його науковою школою. Відповідно до пропонованого механізму в процесі деформації твердих тіл в їх поверхневому шарі виникають мікротріщини певної довжини l. Якщо довжина тріщини перевищує критичну довжину l_кр, то тріщина поширюється в ньому зі швидкістю звуку, і тіло руйнується. Якщо ж довжина тріщини менша за критичну довжину, то тріщина змикається (заліковується). При цьому цей процес супроводжується виділенням тепла. Тріщина не буде змикатися, якщо наступний імпульс прикладання навантаження під час деформації тіла матиме більшу швидкість, ніж швидкість змикання тріщини. Тріщина також не буде змикатися, якщо на поверхні твердого тіла наявні рідина або ПАР. При цьому обов’язковою умовою має бути змочування рідиною поверхні твердого тіла. У цьому випадку адсорбційні прошарки цих речовин будуть мігрувати по поверхні, попадати в тріщини і тим самим запобігати їх змиканню. Наявність плівок рідини між твердими поверхнями зумовлює їх розпирання, а якщо щілини дуже малі – збільшення відстані між ними.

Слід також брати до уваги, що зниження міцності матеріалів пов’язано з прискореннямвиходу дислокацій на поверхню твердого тіла через зниження її поверхневої енергії в процесі адсорбції рідин. При цьому величина міжфазної поверхневої енергії також визначає роботу та ймовірність виникнення тріщин руйнування на базі слабких місць, спричинених їх дефектністю.

Відповідно до деформації металів та сплавів і їх руйнування вплив рідин та ПАР на цей процес може бути різним. Він залежить від умов руйнування, виду рідин, енергетичних характеристик на межі тверде тіло – рідина. Наявність рідин та ПАР на поверхні твердих тіл може зумовлювати або збільшення їх крихкості, або збільшення їх пластичності, або ж взагалі самостійне диспергування. У цьому разі основний критерій – величина зниження поверхневої енергії твердого тіла під час адсорбції на його поверхні рідин та ПАР. Так, зі зниженням поверхневої енергії на декілька десятків ергів на квадратний сантиметр (ерг/см²) [(1...5)10^-6 Дж] спостерігається збільшення пластичності матеріалу. Якщо ж поверхнева енергія зменшується у декілька разів, то матеріал становиться крихкішим. Зі зниженням поверхневої енергії до десятих часток ерг/см² [(1... 5)10^-8 Дж] відбувається самостійне диспергування матеріалу.