Физико-химические явления в процессах деформации и разрушения твердых тел. 
Эффект Ребиндера

Перейдем к изучению роли физико-химического взаимодействия сплошных твердых тел со средой в процессах деформации и разрушения. Сюда относятся открытые Ребиндером разнообразные эффекты облегчения пластического течения и понижения прочности твердых тел вследствие обратимого физико-химического влияния среды, связанного с понижением удельной свободной поверхностной энергии твердых тел и, как следствие этого, с уменьшением работы образования новых поверхностей в процессах деформации и разрушения. Отличительные особенности этих явлений, названных в мировой научной литературе эффектом Ребиндера, заключаются в том, что они, как правило, наблюдаются при совместном действии среды и определенных механических напряжений, когда понижение поверхностной энергии не влечет само по себе развития новой поверхности, но лишь помогает действию внешних сил^[1]

Когда говорят об обратимости эффекта Ребиндера, то имеется в виду наличие термодинамически устойчивой границы между (взаимно насыщенными) твердой фазой и средой, а также исчезновение рассматриваемых эффектов при удалении среды, например испарением. Эти особенности определяют существенное отличие эффекта Ребиндера от коррозионного воздействия среды. Вместе с тем следует отметить, что резких границ здесь провести нельзя: может наблюдаться широкий спектр процессов от идеализированных случаев чисто механического разрушения до чисто коррозионных процессов (или растворения). При этом эффект Ребиндера, т. е. адсорбционное (и хемосорбционное) понижение прочности, коррозия под напряжением, коррозионная усталость занимают некоторые промежуточные положения. В подобных явлениях сочетаются в определенных долях механическая работа внешних сил и химическое (физико-химическое) взаимодействие со средой.

В зависимости от природы твердого тела и среды, а также от условий ее воздействия рассматриваемые эффекты обратимого физико-химического (адсорбционного) влияния среды могут проявляться в различной степени и разных формах, а именно в понижении прочности (вплоть до условий, приближающихся к самопроизвольному диспергированию) или же в облегчении пластического деформирования твердого тела (адсорбционное пластифицирование). Возможность, форма и интенсивность протекания процессов адсорбционного воздействия среды на механические свойства твердых тел определяются рядом факторов, которые можно разделить на три группы.

I. Химическая природа среды и твердого тела, т. е. характер сил, действующих между молекулами (атомами) обеих фаз и особенно в поверхности раздела этих фаз.

II. Реальная (дефектная) структура твердого тела, определяемая количеством и характером дефектов, включая размер зерен, наличие и размеры зародышевых микротрещин и т. п.

III. Условия проведения деформирования и разрушения твердого тела, в том числе температура, вид и интенсивность напряженного состояния (т. е. способ приложения и величина внешних механических воздействий), количество и фазовое состояние среды, продолжительность ее контакта с твердым телом.

Рассмотрим преимущественно роль факторов первой группы в связи с самой яркой формой проявления эффекта Ребиндера (резким адсорбционным понижением прочности) и лишь кратко остановимся на роли структуры твердых тел и условий их деформирования, а также на возможных путях использования этих эффектов и способах предотвращения их вредного влияния [11].

• [1] Только при очень сильном снижении поверхностного натяжения до величин, приближающихся к критическому значению, определяемому условием: о? <�тс == fi’kT/d*, где d — размер частицы, возможно самопроизвольное диспергированиесистемы в отсутствие внешних механических воздействий (см. гл. VI).