VIVOS VOCO:
Дж
.
Гордон
, «
Почему
мы
не
проваливаемся
сквозь
пол
» -
Часть
1
http://vivovoco.rsl.ru/VV/PAPERS/TECHNICS/GORDON.1/PART01.HTM
Если в стеклоподобном аморфном материале трещина
,
берущая начало от того или иного местного дефекта
,
не
распространяется
,
то почему же и каким образом он все
-
таки разрушается
?
В таких случаях материал
,
подобно
пластилину
,
течет и разрушается от сдвига
.
Поскольку стекло начинает течь при комнатной температуре лишь под
действием очень большого напряжения и к тому же оно легко разрушается от распространения трещины
,
постольку оно
,
как и другие аморфные материалы
,
практически всегда разрушается хрупким образом
.
Мы к этому привыкли
,
и нам
трудно представить себе
,
что они могут разрушаться иначе
.
На самом же деле
,
если растрескивание стекла
,
которое
происходит при растяжении
,
предотвратить
,
например
,
путем всестороннего его сжатия
,
то в этом случае стекло можно
заставить течь
,
как текут пластичные материалы
.
Стекло
,
когда на него оказывают давление притупленной алмазной
иглой
(
индентором
),
ведет себя подобно замазке
,
но ведь касательное напряжение
,
необходимое для течения
,
гораздо
выше наблюдаемой прочности
.
В обычных стеклах оно превышает при комнатной температуре
350
кг
/
мм
2
.
Совсем недавно Марш показал
,
что стекло
,
если в нем почти отсутствуют трещины
,
действительно течет
.
При комнатной
температуре напряжение течения в стекле обычно превосходит
350
кг
/
мм
2
.
Интересно
,
что температура сравнительно
слабо влияет на тенденцию к разрушению стекла путем распространения трещин
,
в то время как касательное напряжение
течения сильно зависит от температуры
.
Когда мы нагреваем стекло
,
не доводя его до плавления
,
напряжение течения
снижается быстрее
,
чем напряжение хрупкого разрушения
.
Именно поэтому нагретое стекло
(
не обязательно очень
горячее
)
довольно легко гнется
,
формуется и поддается выдуванию
.
Наоборот
,
свободное от дефектов стекло становится
прочнее при охлаждении
,
так как при этом повышается его сопротивление течению
.
Из
-
за этого стекло с хорошей
поверхностью при температуре
-180°
С по своей прочности примерно в два раза превосходит то же стекло при комнатной
температуре
.
Обобщая все сказанное выше
,
можно заключить
,
что всегда существуют два механизма
,
ведущих спор за право
разрушить материал
, -
пластическое течение и хрупкое растрескивание
.
Материал уступает тому или другому из них
.
Если он начинает течь
,
прежде чем растрескается
,
то
,
значит
,
он пластичен
.
Если же он растрескивается до того
,
как
начал течь
,
то мы имеем дело с хрупким материалом
.
Потенциальные возможности обоих видов разрушения заложены во
всех 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 большинство твердых тел
,
природных и искусственных
,
имеет кристаллическую структуру
.
Существует своего рода предрассудок
,
что
кристаллические материалы не могут быть прочными
.
Так
,
слесарь
,
обнаружив сломанный коленчатый вал или какую
-
либо другую деталь автомобиля
,
может сказать
,
что
"
она кристаллизовалась
".
В каком состоянии была эта деталь до
"
кристаллизации
",
он не объяснит
,
ясно
,
что она не была аморфной
.
Нет нужды повторять
,
что все металлы
,
почти все
минералы
,
большинство керамических материалов и привычные нам сахар и соль
-
вещества кристаллические
.
Соображения здравого смысла вряд ли приведут к заключению
,
что только регулярная упорядоченная упаковка атомов
или молекул может быть причиной малой прочности твердого тела
.
И действительно
,
это не так
.
Однако
,
когда мы имеем дело с твердыми хрупкими кристаллами
,
на практике их прочность оказывается даже ниже
,
чем
прочность монолитного стекла
,
и в своем
"
сыром
"
виде неметаллические кристаллы вполне заслуживают того презрения
,
с которым к ним относятся инженеры
.
Теперь самое время поговорить об
"
усах
".
Мы часто слышим о
"
металлических усах
",
как если бы они были
единственным типом усов
.
На самом же деле эти усы менее обычны и менее интересны
,
чем неметаллические
,
поэтому
мы будем говорить главным образом о последних
.
Усы
,
о которых пойдет речь
,
не имеют ничего общего с человеческим
волосом и представляют собой длинные тонкие игловидные кристаллы
,
которые могут быть случайно или преднамеренно
выращены из большинства веществ
.
Существует много способов их выращивания
.
Толщина усов обычно составляет
1–2
мкм
,
хотя их длина может измеряться миллиметрами и даже сантиметрами
.
Do'stlaringiz bilan baham: 
