циал ионизации и энергия выхода электронов при образовании двойного электрического слоя. Потенциал ионизации является силовым показателем связи того или иного электрона внешней оболочки с остальной частью атома. Он определяется внешним напряжением поля, которое надо приложить, чтобы оторвать электрон от атома. Электроны (даже внешнего уровня) по-разному связаны с ядром, поэтому может быть несколько потенциалов ионизации — первый для отрыва первого электрона, второй — для отрыва второго электрона и т. д. Наиболее легко отделяется первый электрон, его отделение достаточно для начала электронного обмена между свариваемыми поверхностями. Таким образом, чем ниже ионизационный потенциал, тем легче устанавливается электронный обмен и тем лучше свариваются металлы.

Другим физическим показателем связи электрона с атомом является энергия выхода электрона, равная разности энергии внутреннего и внешнего электронов. Значения первых потенциалов ионизации и энергии выхода для электронов некоторых элементов приведены ниже:

Элемент. }^ А1 Т1 Сг Мп ре Со

Потенциал ионизации, эВ 7,64 5,98 6,82 6,76 7,43 7,87 7,86 Энергия выхода электрона,

эВ. 3,60 4,20 4,10 4,60 — 4,70 4,40

Элемент. № Си 2п Се 2т ЫЬ Мо

Потенциал ионизации, эВ 7,63 7,72 9,39 7,88 6,84 6,88 7,10 Энергия выхода электрона,

эВ. 4,50 4,50 4,20 — 13,90 — 4,30

Элемент. Ag Бп V/ Р1 Аи РЬ

Потенциал ионизации, эВ 7,57 7,34 7,98 9,00 9,22 7,42 Энергия выхода электрона,

эВ. 4,30 4,30 4,50 4,90 — 4,00

Используя приведенные данные, можно судить о способности металлов к образованию сварного соединения при надлежащем контакте в результате установления электронного обмена и создания металлической связи.

Тип и прочность связи между атомами. Между атомами может быть четыре типа связей (рис. 1.1): полярная (молекулярная, Ван-дер-Ваальса), ионная (гетерополярная), ковалентная (гомео-полярная) и металлическая. При полярной связи не происходит электронного обмена между атомами и не требуется отрыва электрона от атома. В этом типе связи происходит поляризация зарядов — смещение электронов в одном направлении, что создает предпосылки для электромагнитного взаимодействия между двумя поляризованными атомами. Такая связь энергетически непрочна (показатель прочности 0,1 эВ). При ионной связи происходит электронный обмен — электрон переходит с одного атома на другой, при этом первый становится электроположительным, а второй электроотрицательным. Взаимодействие различно заряженных ионов определяет связь в кристаллах (8,5 эВ). При ковалент-ной связи также имеет место переход электронов с внешних обо-8

а)

®о®о-е

-е°® г)

Рис. 1.1. Типы связей между атомами: а — полярная: б — нонная; в — ковалентная; г — металлическая

лочек атомов. Электроны с оболочек соседних атомов как бы объединяются на новой оболочке, принадлежащей обоим атомам. Такое попарное объединение создает цепочки связи (показатель связи 6,0 эВ). При установлении металлической связи также происходит переход электронов с внешних оболочек. Оторвавшиеся электроны принадлежат не двум соседним атомам, а всем атомам кристалла (металла) (показатель такой связи 2,5 эВ). ^

Металлический тип связи характерен для соединений большей части металлов, ковалентная связь — для соединений Си, Ag, Аи, 1п, Со*, А1 с Ы, Сг, Mg, Бг. Ионная связь имеет место в соединениях 51, Бп, РЬ, ве с Бе, Те, О, Б, Н, С1. Приведенные сведения о типах связи и показателях прочности этой связи могут быть полезны не только для оценки возможности соединения металлов сваркой давлением, но и для рассмотрения роли поверхностных неметаллических пленок на свариваемых поверхностях.

О прочности образовавшихся связей при соединении различных одноименных металлов можно судить по свойствам, говорящим о разрушении этих связей. Такими свойствами являются теплота сублимации, теплота плавления, модуль упругости, характеристическая температура, коэффициент теплового расширения.

Ниже приведена теплота сублимации некоторых металлов:

Металл .Мй А1 Т1 Ре Со N1 Мо Ag

Теплота сублимации,

■кДж.149 324 468 416 422 431 657 284

Металл . Бп \У Р1 Аи РЬ

Теплота сублимации,

-кДж. 301 837 565 364 196

Роль поверхностной энергии. Состояние атомов, находящихся на поверхности металла, существенно отличается от состояния атомов, расположенных внутри кристаллов (рис. 1.2). Связи поверхностных атомов неуравновешены, что приводит к образованию поверхностного слоя атомов с усиленными связями в пло-