Електрони і пластичність металів

Виявляється, електрони і пластичність металів тісно пов’язані. Якщо пропустити через метал електричний струм, то можна змінювати його міцність і пластичність. Крім цього, переклад сплаву в надпровідний стан викликав теж зміна його механічних властивостей. А надпровідність найтіснішим чином пов’язана з рухом вільних електронів.

Виявляється, електрони і пластичність металів тісно пов’язані

Це фізичне явище називається електронно-пластичним ефектом – ЕПЕ. Зараз ученим відомо, що метали деформуються за рахунок народження і переміщення так званих дислокацій – своєрідних рухливих дефектів. Це свого роду складки в кристалічній решітці. Якщо в металі утворюється електронний вітер, він прискорює рухомі дислокації, в результаті метал стає більш податливим.

Виявляється, основна причина чудових властивостей металу полягає в тому, що кожен атом віддає частину своїх електронів в загальне користування. В результаті виникає газ вільних електронів, який заповнює всю кристалічну решітку і навіть кілька виступає над її поверхнею. Цей газ може переміщатися по металу в будь-яких напрямках, для цього досить прикласти до нього електричний потенціал. Він не залишається пасивним і в тому випадку, коли метал нагрівають або охолоджують, а також, якщо його деформують – перетворюють в дріт, стрічку або лист. У всіх випадках газ вільних електронів виступає в якості свого роду пом’якшувальною середовища і не дозволяє металу оплавитися або растрескаться.

Особливо цікава здатність електронів надавати металу пластичність. Чому електронний газ, викликає збільшення пластичності металу? Адже пластичність – це грубе, чисто механічна властивість металу. Секрет, виявляється, полягає в існування тісного органічного зв’язку між електронним газом і атомами, що знаходяться у вузлах кристалічної решітки. Покинувши окремі атоми і об’єднавшись в колектив, електрони продовжують снувати між атомами, не дозволяючи їм відійти один від одного на значну віддаль за деформації або нагріванні металу. Електрони моментально з’являються в тих областях решітки, де в ході пластичної деформації утворилася розтягнута зона, і, навпаки, залишають ту область, де виникло сильне стиснення. Іншими словами, електронний газ швидко реагує на будь-яку критичну ситуацію в металі, оберігаючи його від перевантажень і програвав.

ЕПЕ має також велике практичне значення, оскільки дозволяє матеріалознавцям і практикам по-новому охарактеризувати пластичність металів і сплавів. З’явилася можливість обробляти тиском такі метали і сплави, які не допускають великого нагріву в процесі механічної обробки. Наприклад, сплави на основі вольфраму.

...
ПОДІЛИТИСЯ: