Понедельник, 13 Май 2024, 16:03

Сайт: Система поддержки учебных курсов НИ РХТУ
Курс: Электронная библиотека (Электронная библиотека)
Глоссарий: Терминологический словарь

П

Пайка

Процесс соединения материалов, находящихся в твёрдом состоянии, расплавленным припоем. При П. происходят взаимное растворение и диффузия основного материала и припоя, который заполняет зазор между соединяемыми частями изделия. В результате П. получают неразъёмные соединения в изделиях из стали, чугуна, стекла, графита, керамики, синтетических и др. материалов. Многочисленные способы П. классифицированы государственными стандартами по средствам нагрева, условиям заполнения зазора, методам очистки поверхности, образованию шва и др.

Наиболее распространена П. металлов, которую условно делят на П. твёрдыми и мягкими припоями. При П. твёрдыми припоями нагрев мест П. осуществляют газовыми горелками, электрической дугой, токами высокой частоты в муфельных, туннельных и др. печах. П. мягкими припоями производят паяльниками, газовыми горелками, погружением в ванны с расплавленным припоем и др.

Лит.: Лашко Н. Ф., Лашко С. В., Пайка металлов, 2 изд., М., 1967; Петрунин И. Е., Лоцманов С. Н., Николаев Г. А., Пайка металлов, 2 изд., М., 1973.

Парамагнетизм

От пара... и магнетизм. Свойство тел, помещенных во внешнее магнитное поле, намагничиваться (приобретать магнитный момент) в направлении, совпадающем с направлением этого поля.

Т. о., внутри парамагнитного тела (парамагнетика) к действию внешнего поля прибавляется действие возникшей намагниченности J. В этом отношении П. противоположен диамагнетизму, при котором возникающий в теле под действием поля магнитный момент ориентирован навстречу направлению напряжённости внешнего магнитного поля Н. Поэтому парамагнитные тела притягиваются к полюсам магнита (откуда название «П.»), а диамагнитные — отталкиваются. Характерным для парамагнетиков свойством намагничиваться по полю обладают также ферромагнетики и антиферромагнетики. Однако в отсутствие внешнего поля намагниченность парамагнетиков равна нулю и они не обладают магнитной структурой (взаимной упорядоченной ориентацией магнитных моментов атомов), в то время как при Н = 0 ферро и антиферромагнетики сохраняют магнитную структуру. Термин «П.» ввёл в 1845 М. Фарадей, который разделил все вещества (кроме ферромагнитных) на диа и парамагнитные. П. характерен для веществ, частицы которого (атомы, молекулы, ионы, ядра атомов) обладают собственным магнитным моментом, но в отсутствие внешнего поля эти моменты ориентированы хаотически, так что J = 0. Во внешнем поле магнитные моменты атомов парамагнитных веществ ориентируются преимущественно по полю. В слабых полях намагниченность парамагнетиков растет с ростом поля по закону J = χ Н, где χ — магнитная восприимчивость 1 моля вещества, для парамагнетиков всегда положительная и обычно равная по порядку величины 10-5 — 10-3. Если поле очень велико, то все магнитные моменты парамагнитных частиц ориентируются строго по полю (достигается магнитное насыщение). С повышением температуры Т при неизменной напряжённости поля возрастает дезориентирующее действие теплового движения частиц и магнитная восприимчивость убывает — в простейшем случае по Кюри закону χ = С/Т (С — постоянная Кюри, зависящая от природы вещества). Отклонения от закона Кюри (см. Кюри — Вейса закон) в основном связаны с взаимодействием частиц (влиянием кристаллического поля). П. свойствен: многим чистым элементам в металлическом состоянии (щелочные металлы, щёлочноземельные металлы, некоторые металлы переходных групп с незаполненным dслоем или fслоем электронной оболочки — группы железа, палладия, платины, редкоземельных элементов, актиноидов; а также сплавы этих металлов); солям группы железа, группы редкоземельных элементов от Ce до Yb и актиноидов и их водным растворам; парам щелочных металлов и молекулам газов (например, O2 и NO); небольшому числу органических молекул («бирадикалам»); ряду комплексных соединений. Парамагнетиками становятся ферро и антиферромагнитные вещества при температурах, превышающих, соответственно, температуру Кюри или Нееля (температуру фазового перехода в парамагнитное состояние).

Существование у атомов (ионов) магнитных моментов, обусловливающих П. веществ, может быть связано с движением электронов в оболочке атома (орбитальный П.), со спиновым моментом самих электронов (спиновый П.), с магнитными моментами ядер атомов (ядерный П.). Магнитные моменты атомов, ионов, молекул создаются в основном спиновыми и орбитальными моментами их электронных оболочек. Они примерно в тысячу раз превосходят магнитные моменты атомных ядер (см. Магнетон). П. металлов слагается в основном из П., свойственного электронам проводимости (так называемый парамагнетизм Паули), и П. электронных оболочек атомов (ионов) кристаллической решётки металла. Поскольку движение электронов проводимости металлов практически не меняется при изменении температуры, П., обусловленный электронами проводимости, от температуры не зависит. Поэтому, например, щелочные и щёлочноземельные металлы, у которых электронные оболочки ионов лишены магнитного момента, а П. обусловлен исключительно электронами проводимости, обладают магнитной восприимчивостью, не зависящей от температуры. В тех веществах, у которых нет электронов проводимости и магнитным моментом обладает лишь ядро (например, у изотопа гелия 3He), П. крайне мал (χ~10-9—10-12) и может наблюдаться лишь при сверхнизких температурах (Т < 0,1К). Парамагнитная восприимчивость диэлектриков, согласно классической теории П. Ланжевена (1906), определяется формулой χ = Nμa2/3kT, где N — число магнитных атомов в 1 моле вещества, μa — магнитный момент атома, к — Больцмана постоянная. Эта формула была получена методами статистической физики для системы практически не взаимодействующих атомов, находящихся в слабом магнитном поле или при высокой температуре (когда μaH << kT). Она даёт теоретическое объяснение Кюри закону. В сильных магнитных полях или при низких температурах μaH >> kT) намагниченность парамагнитных диэлектриков стремится к Nμa2(к насыщению). Квантовая теория П., учитывающая квантование пространственное момента μa (Л. Бриллюэн, 1926), даёт аналогичное выражение для восприимчивости (диэлектриков (при μaH << kT): χ =NJ (J + 1)μa2gj2/3кТ, где J — квантовое число, определяющее полный момент количества движения атома, gj — Ланде множитель. Парамагнитная восприимчивость полупроводников χпэ, обусловленная электронами проводимости, в простейшем случае зависит от температуры Т экспоненциально

χпэ=АТ1/2 exp (—ΔE/2kT), где А — константа вещества, ΔЕ — ширина запрещенной зоны полупроводника. Особенности индивидуального строения полупроводников сильно искажают эту зависимость. В простейшем случае для металлов (без учёта Ландау диамагнетизма и взаимодействия электронов)  χмэ = 3Nμ2э/2Eo, где Eo — Ферми энергия, μэ — магнитный момент электрона (χмэ не зависит от температуры). Ядерный П. при отсутствии сильного взаимодействия между спинами ядер и электронными оболочками атомов характеризуется величиной χя = Nμ2я \3kT, которая приблизительно в 106 раз меньше электронной парамагнитной восприимчивости (μэ~103 μя). Изучение П. различных веществ, а также электронного парамагнитного резонанса (резонансного поглощения парамагнетиками энергии электромагнитного поля) позволяет определять магнитные моменты отдельных атомов, ионов, молекул, ядер, изучать строение сложных молекул и молекулярных комплексов, а также осуществлять тонкий структурный анализ материалов, применяемых в технике. В физике парамагнитные вещества используют для получения сверхнизких температур (ниже 1 К, см. Магнитное охлаждение). Историю развития учения о П. см. в ст. Магнетизм.

Лит.: Вонсовский С. В., Магнетизм микрочастиц, М., 1973; его же, Магнетизм, М., 1971; Дорфман Я. Г., Магнитные свойства и строение вещества, М., 1955; Абрагам А., Ядерный магнетизм. пер. с англ., М., 1963; Киттель Ч., Введение в физику твёрдого тела, пер. с англ., 2 изд., М., 1963; Физика магнитных диэлектриков, Л., 1974.

Я. Г. Дорфман

Паровоздушный молот

Молот, в котором энергоносителем, приводящим в действие исполнительные органы, является пар или сжатый воздух. П.м. - одна из наиболее распространённых машин кузнечно-штамповочного производства. Падающие части П.м. связаны штоком с поршнем, совершающим возвратно-поступательное движение в цилиндре под действием пара или сжатого воздуха, подающихся под давлением обычно 0,4-0,7 Мн/м2 (4-7 кгс/см2) (в больших П.м.-до 1,2 Мн/м2). Энергоноситель подаётся в цилиндр П.м. от внешнего источника: пар - от паровых котлов, сжатый воздух - от компрессора. В зависимости от технологического назначения и особенностей конструкции различают П.м. ковочные и штамповочные простого действия (с односторонним ударом на шабот) и бесшаботные двустороннего действия.

Ковочные П.м. применяют для свободной ковки и штамповки в подкладных штампах, имеют массу падающих частей 3-8 т, развивают скорость 7-8 м/сек и энергию удара до 125 кдж. Станины этих молотов - конструкции арочного или мостового типа.

Штамповочные П.м. применяются для горячей объёмной штамповки и листовой штамповки, имеют массу падающих частей обычно до 5 т, наибольшую скорость удара 5-7 м/сек (горячештамповочные П.м.) и 3 м/сек (листоштамповочные). Уникальный горячештамповочный П.м.(СССР) имеет массу падающих частей 35 т и энергию удара до 630 кдж. Станины штамповочных П.м. - рамные составные или цельнолитые конструкции.
Бесшаботные П.м. служат для горячей штамповки массивных деталей. Такие молоты работают с относительной скоростью удара 5-6 м/сек, энергией удара до 1,6 Мдж с гидромеханической связью подвижных частей и до 0,4 Мдж с ленточной.
Лит. см. при ст. Молот.

Пассатижи

Комбинированный ручной слесарно-монтажный инструмент, в котором, как правило, совмещены плоскогубцы и резак для резки проволоки.
Кроме того, П. могут иметь 2 выемки с зубцами для захвата и завёртывания гаек, соединительных муфт и др. небольших деталей с резьбой. В некоторых П. одна из ручек заканчивается отвёрткой, а другая - дыроколом.

Пассивирование

Пассивация металлов, переход поверхности металла в пассивное состояние, при котором резко замедляется коррозия. П. вызывается поверхностным окислением металлов.

Практическое значение П. исключительно велико, так как все конструкционные металлы без их самопроизвольного П. подвергались бы быстрой коррозии не только в агрессивных химических средах, но и во влажной земной атмосфере или пресной воде.

Если погрузить металл, склонный к П., в неокислительный водный раствор электролита, подключить его к источнику тока, позволяющему задавать любые значения потенциала (так называемому потенциостату) и записать зависимость плотности тока растворения металла от задаваемого потенциала, то получится поляризационная кривая, близкая к представленной на рисунке. Кривая показывает, что П. металла начинается при потенциале пассивации Еп и критической плотности тока iп. С увеличением потенциала от Еп до Епп (потенциала полной пассивации) плотность тока не увеличивается, а снижается в результате П. иногда в 104-105 раз (до iпп) и далее сохраняется почти без изменений вплоть до потенциала перепассивации Епер.

Наблюдаемое затем новое ускорение растворения связывают с перепассивацией, или транспассивным состоянием. Интервал от Епп до Епер называют областью пассивного состояния. В присутствии ионов Cl-, Br-, I- местное сильное растворение («питтинг») некоторых пассивных металлов начинается ещё при потенциале Епит < Епер.

Все перечисленные величины являются важными характеристиками поведения металлов и при коррозии под действием окислителей. Так, металл коррелирует с минимальной скоростью (эквивалентной плотности тока в полностью пассивном состоянии iпп) тогда, когда окислительно-восстановительный потенциал среды Ео-в удовлетворяет условию Епп < Ео-в < Епер. Для того чтобы П. было самопроизвольным (при отсутствии внешних источников тока), скорость восстановления окислителя при Еп должна быть не меньше iп. Например, разбавленные растворы азотной кислоты в отношении хрома удовлетворяют обоим этим условиям, а в отношении железа -только первому. Соответственно Cr в них пассивируется сам, a Fe только может сохранять пассивное состояние, созданное каким-то способом ранее. Поскольку для Cr iп и iпп в сотни раз меньше, чем для Fe, а Епп и Епер - на 0,4-0,5 в отрицательнее, Cr несравненно устойчивее Fe в слабо окислительных средах, но вследствие перепассивации значительно сильнее разрушается в сильных окислителях (дымящей азотной кислоте, кислотах с добавками перманганатов, хроматов и др.). Сильное повышение концентрации кислоты или щёлочи обычно ведёт к увеличению iп и iпп, и в таких средах устойчивы лишь некоторые металлы. Среди них наибольшее значение имеют Cr, Ni и богатые ими сплавы, Ti, Zr. В нейтральных средах к П. в той или иной мере склонна большая часть металлов. В неводных растворах П. часто оказывается возможным только в присутствии влаги. В теории П. важная роль отводится как адсорбции кислорода, так и образованию окисных слоев.

Перепассивация вызывается образованием высших кислородных соединений металла, которые либо растворяются целиком, давая анионы (CrO42-), либо отдают в раствор свои катионы, распадаясь с выделением кислорода (NiO2). Источниками кислорода, участвующего в образовании пассивирующих слоев, могут быть некоторые окислители (H2O2, HNO3). П. могут способствовать анионы, дающие с металлом труднорастворимые соли или смешанные окислы. Однако наиболее универсальным источником пассивирующего кислорода является химически или электрохимически взаимодействующая с металлом вода.

В технике термин «П.» означает также специальную химическую или электрохимическую обработку металла в подходящем растворителе, повышающую стойкость его исходного пассивного состояния (П. алюминиевой посуды в 30%-ной HNO3, цинковых покрытий в хроматных растворах и т.д.). Вещества, главным образом окислители, с помощью которых производится П., называются пассиваторами.

Рисунок 1

Рис.

Лит.: Томашов Н. Д., Чернова Г. П., Пассивность и защита металлов от коррозии, М., 1965; Скорчеллетти В. В., Теоретические основы коррозии металлов, Л., 1973; Новаковский В. М., Обоснование и начальные элементы электрохимической теории растворения окислов и пассивных металлов, в сборнике: Коррозия и защита от коррозии, т. 2, М., 1973.

В. М. Новаковский

Патентирование

От англ. patenting. Термическая обработка стали, применяемая для получения тонкопластинчатой феррито-карбидной микроструктуры (сорбита П.). Обычно П. включает следующие стадии: аустенизацию (см. Аустенит) нагревом до 870-950 °С, изотермическое превращение переохлажденного аустенита в расплаве соли или свинца при 450-550 °С и охлаждение водой или на воздухе. Разработаны новые варианты П.: ступенчатое, в кипящем слое и др. П. обеспечивает высокую прочность и пластичность изделий (обычно проволоки), холоднодеформированных из патентированной заготовки.

Лит.: Зубов В. Я., Патентирование проволоки, «Металловедение и термическая обработка металлов», 1972, №9; Юхвец И. А., Производство высокопрочной проволочной арматуры, М., 1973, с. 48-55.

Патрон зажимной

Приспособление для установки и закрепления на металлорежущих или деревообрабатывающих станках заготовок или режущего инструмента. Различают механические, пневматические, электромагнитные, гидропластовые и др. патроны. Наиболее распространён механический самоцентрирующий токарный трёхкулачковый П.з., предназначенный для закрепления заготовок правильной формы (главным образом тел вращения) и центрирования их по оси шпинделя станка; крепление самоцентрирующими П.з. осуществляется кулачками, одновременно перемещаемыми в радиальном направлении при вращении диска со спиральной канавкой (см. рис. 1).

Трёхкулачковый самоцентрирующий патрон

Рис. 1 Трёхкулачковый самоцентрирующий патрон: 1 - кулачок; 2 - коническая шестерня; 3 - зубчатое колесо; 4 - спиральная канавка.

Четырёхкулачковый токарный П.з. служит для зажима заготовок сложной формы; его кулачки имеют независимое друг от друга радиальное перемещение. Для закрепления цилиндрических заготовок малого диаметра при работе на револьверных станках и полуавтоматах применяются быстродействующие цанговые патроны с пружинящей зажимной втулкой (цангой). Пневматические и гидропластовые П.з. позволяют быстро зажимать заготовку и освобождать обработанную деталь. Электромагнитные П.з. применяются главным образом для крепления тонких деталей, которые могли бы деформироваться при зажиме в П.з. др. типов.

Н. А. Щемелев

Паяльная лампа

Нагревательный прибор, в котором теплота выделяется при пламенном горении жидкого горючего (спирта, керосина, бензина). П.л. применяются для нагрева деталей и расплавления припоя в процессе пайки при температурах до 1000-1100 °С, а также для нагрева паяльников и др. тел.

Продукты сгорания в П.л. образуют вытянутый факел. Наибольшее распространение получили П.л. форсуночного типа. Более удобны в эксплуатации и теплопроизводительнее других бензиновые П.л. Емкость резервуара П. л. 0,1-2 л.

Паяльник

Инструмент, применяемый при пайке для нагрева соединяемых деталей, расплавления и внесения жидкого припоя в зазор. Рабочую часть П. для лучшей теплопроводности делают обычно из меди. Носок П. заостряют под углом 30-40°, а рабочую кромку скругляют. Температура нагрева медных П. не должна превышать 400 °С, так как в противном случае происходит растворение носка в жидком припое. Форма, размеры и масса П. определяются типом паяемого шва, конфигурацией и массой изделия. Для пайки деталей радиоэлектронной аппаратуры применяют П. массой 0,1-0,2 кг, а для пайки крупногабаритных изделий - до 5 кг. По способу нагрева П. подразделяют на 3 группы: без постоянного нагрева, с непрерывным подогревом в пламени, с электрическим подогревом. Бытовые электрические П. классифицируют по режимам нагрева (непрерывного, прерывного, форсированного и импульсного типа), по видам паяльного стержня, номинальной мощности (от 10 до 250 вт) и времени разогрева до температуры 280 °С. К специальному типу П. относятся ультразвуковые П., у которых колебания нагретого стержня разрушают окисную плёнку на поверхности паяемого металла под слоем расплавленного припоя. Основное преимущество ультразвуковых П.- возможность бесфлюсовой пайки. Они применяются главным образом для пайки алюминия легкоплавкими припоями.

В. П. Фролов

Пенетрометр

От лат. penetro - проникаю и … метр. Прибор для определения степени мягкости (пластичности) вязких тел, гл. обр. бипластич. масс, замазок и т. п. П. основан на измерении глубины вхождения в испытыв. тело стандартной иглы.