Коллоидный журнал, 2020, T. 82, № 4, стр. 456-462

Переход от течения к срыву при сдвиговом деформировании концентрированных суспензий

А. В. Митюков 1*, А. Я. Малкин 1, В. Г. Куличихин 1

1 Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН
119991 Москва, Ленинский проспект, 29, Россия

* E-mail: ant-mityukov@yandex.ru

Поступила в редакцию 29.01.2020
После доработки 02.03.2020
Принята к публикации 06.03.2020

Аннотация

Исследованы реологические свойств концентрированных суспензий, содержащих 55 и 60 об. % частиц алюминия. Эта область концентраций отвечает переходу от вязкоупругого к упругопластическому поведению суспензий. Кроме того, эта область наиболее благоприятна для реализации процесса порошкового литья металлов и керамики. Измерения проводили при различных напряжениях сдвига в ротационном приборе. В области низких напряжений наблюдали упругопластические деформации, а при повышении напряжений наступал срыв – нарушение адгезионного контакта между объемом суспензии и граничной твердой стенкой прибора. Разрушение адгезионного контакта происходило во времени, так что этот процесс характеризуется зависимостью времени жизни контакта (долговечностью) от напряжения. Эта зависимость носит экспоненциальный характер. Замена гладких рабочих поверхностей реометра на шероховатые приводит к некоторому возрастанию напряжений. Это отражает смену адгезионного срыва на образование разрывов в объеме суспензии у выступов шероховатых поверхностей. Наблюдаемое поведение концентрированных суспензий в указанной области составов представлено механической моделью, в которую введен новый элемент. Он представляет собой пару трения с переменной длиной (и соответственно с переменным усилием трения). При достижении порогового значения усилия, создающего движение по поверхности трения, наступает срыв.

DOI: 10.31857/S0023291220040084

Список литературы

  1. Guazzelli É., Pouliquen O. // J. Fluid Mech. 2018. V. 852. P. 1.

  2. Tanner R.I. // J. Rheol. 2019. V. 63. P. 705.

  3. Malkin A.Ya., Kulichikhin V.G., Ilyin S. // Rheol. Acta. 2017. V. 56. P. 177.

  4. Wagner N.J., Brady J.F. // Phys. Today. 2009. V. 62. № 10. P. 27.

  5. Cwalina C.D., Wagner N.J. // J. Rheol. 2014. V. 58. P. 949.

  6. Seto R., Mari R., Morris J.F., Denn M.M. // Phys. Rev. Lett. 2013. V. 111. 218301.

  7. Mutch K.J., Laurati1 M., Amann C.P., Fuchs M., Egelhaaf S.U. // Eur. Phys. J. Special Topics. 2013. V. 222. P. 2803.

  8. Brown E., Jaeger H.M. // Rep. Prog. Phys. 2014. V. 77. 046 602.

  9. Denn M.M., Morris J.F. // Annu. Rev. Chem. Biomol. Eng. 2014. V. 5 P. 203.

  10. Малкин А.Я., Куличихин В.Г. // Коллоид. журн. 2016. Т. 78. С. 1.

  11. Hsiao L.C., Jamali S., Glynos E., Green P.F., Larson R.G., Solomon M.J. // Phys. Rev. Lett. 2017. V. 119. P. 158 001.

  12. Singh A., Mari R., Denn M.M., Morris J.F. // J. Rheol. 2018. V. 62. P. 457.

  13. Малкин А.Я., Митюков А.В., Котомин С.В., Куличихин В.Г. // Коллоид. журн. 2019. Т. 81. С. 590.

  14. Malkin A.Ya., Mityukov A.V., Kotomin S.V., Shabeko A.A., Kulichikhin V.G. // J. Rheol. 2020. V. 64. (в пeчaти).

  15. Jerkins M., Schröter M., Swinney H.L., Tim J. Senden T.J., Saadatfar M., Aste T. // Phys. Rev Lett. 2008. V. 101. P. 018 301.

  16. Brown E., Jaeger H.M. // Phys Rev Lett. 2009. V. 103. P. 086 001.

  17. Monsenti A., Peña A.A., Pasquali P. // Phys. Rev. Lett. 2004. V. 92. P. 058 303.

  18. Møller C.F., Rodts S., Michels M.A.J., Bonn D. // Phys. Rev. E. 2008. V. 77. P. 041 507.

  19. Miller J. // Phys. Today. 2010. V. 63. № 7. P. 18.

  20. Kawabata H., Nishiura D., Sakaguchi H., Tatsumi Y. // Rheol. Acta. 2013. V. 52. P. 1.

  21. de Cagny H., Fall A., Denn M., Bonn D. // J. Rheol. 2015. V. 59. P. 957.

  22. Cloitre M., Bonnecaze R.T. // Rheol. Acta. 2017. V. 56. P. 283.

  23. Malkin A.Ya., Patlazhan S.A. // Adv. Colloid Interface Sci. 2018. V. 257. P. 42.

  24. He J., Lee S.S., Kalyon D.M. // J. Rheol. 2019. V. 63. P. 19.

  25. Регель В.Р., Слуцкер А.И., Томашевский Э.И. Кинетическая теория прочности твердых тел. М.: Наука, 1974

  26. Malkin A.Ya., Isayev A. Rheology: Concepts, Methods, and Applications. 3-rd Edition. Toronto: ChemTec Publ., 2017.

Дополнительные материалы отсутствуют.