Стабильность межфазных границ композиционных материалов системы Ni-AL

• Автор: Попова, Галина Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 202 с. : ил.

I. МЕТОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССОВ ДИФФУЗИИ В КОМПОЗИЦИОННЫХ И НАНОКОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ
1.1 Композиционные материалы
1.1.1 Свойства композиционных материалов
1.1.2 Методы получения композиционных материалов
1.1.3 Наноматериалы и методы получения наноматериалов
1.1.4 Нанокомпозиционные материалы
1.2 Диффузия
1.3 Применение теоретических методов и методов компьютерного моделирова-ния
для описания характеристик и свойств композиционных материалов
1.4 Постановка задачи исследования
II. МОДЕЛЬ КОМПЬЮТЕРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1 Описание модели
2.2 Визуализаторы
2.3 Параметры диффузии основных компонентов, составляющих исследуемую композиционную структуру
III. ИССЛЕДОВАНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, СОСТОЯЩИХ ИЗ МАТРИЦЫ №3А1 И №-ЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ,
N1 и ВКЛЮЧЕНИЙ №3А1
3.1 Композиционные структуры, состоящие из матрицы №3А1 и N1
включений
3.1.1 Армирующие прослойки в №3А1 на основе цепочек из атомов №
3.1.2 Включение рядов № в направлении <110>
3.1.3 Сетчатая упаковка N1 - ых рядов в матрице интерметаллида №3А1
3.1.4 Слоистая упаковка композиционного материала
3.1.5 Композиционный материал, состоящий из матрицы №3А1 и N1 -ой прослойки в
виде ромба
3.2 Исследование стабильности композитов, состоящих из № -ой матрицы и включений интерметаллида №3А1
3.2.1 Включение рядов атомов интерметаллида №3А1 в №-ую матрицу в направлении <112>
3.2.2 Включение рядов атомов интерметаллида №3А1 в N1 -ую матрицу в направлении <110>
3.2.3 Композит, состоящий из пересечения фаз №3А1 в N1 -ой матрице
3.2.4 Материал, состоящий из матрицы № и №3А1-ой прослойки в виде ромба

3.3 Влияние точечных дефектов на стабильность межфазпои границы в композите Ni-Ni3Al.
3.4 Общий анализ оценки стабильности исследуемых композитов
IV. КОМПОЗИТ, СОСТОЯЩИЙ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНОЙ МАТРИЦЫ и ПЛАСТИФИЦИРУЮЩИХ ПРОСЛОЕК
4.1 Композит, состоящий из Ni - ой матрицы и А1 - ых включений
4.1.1 Включение рядов А1 в направлении <110>
4.1.2 Включение рядов А1 в направлении <112>
4.1.3 Слоистая упаковка, представляющая собой укладку в Ni -ой матрице трех рядов атомов
4.1.4 Пример сетчатой упаковки металлического композита
4.1.5 Композиционный материал, состоящий из Ni-матрицы и включений типа ромба из атомов А1
4.2. Композиционные структуры, состоящие из матрицы Ni3Al и включений А1
4.2.1 Включение рядов А1 в направлении <110>
4.2.2 А1 -ые слои в направлении <112>
4.2.3 Слоистые симметричные упаковки рядов атомов А1 ориентации <110>.
4.2.4 Пример сетчатой упаковки металлического композита
4.2.5 Ромб из атомов А1 в матрице интерметаллида Ni3Al
4.3 Общий анализ оценки стабильности исследуемых в главе композитов
V. КОМПОЗИТ, СОСТОЯЩИЙ ИЗ ПЛАСТИЧНОЙ МАТРИЦЫ и
ВЫСОКОПРОЧНЫХ ПРОСЛОЕК
5.1. Композит, состоящий из А1 -ой матрицы и Ni - ых включений
5.1.1 Включение рядов Ni в направлении < 110>
5.1.2 Композит, состоящий из Al-ой матрицы и Ni-ых рядов в направлении<112>
5.1.3 Композит, состоящий из Al-ой матрицы и Ni -ых включений типа ромба
5.1.4 Сетчатая упаковка композита
5.2 Композит, состоящий из А1 -ой матрицы и Ni3Al - ых включений
5.2.1 Включение рядов Ni3Al в направлении <110>
5.2.2 Включение рядов Ni3Al в направлении <112>
5.2.3 Композиционный материал из матрицы А1 и прослойки Ni3Al в виде ромба
5.2.4 Пример сетчатой упаковки кристалла композита
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Как правило, новые материалы появляются в результате естественного стремления проектировщиков улучшить характеристики эксплуатируемых конструкций, а будучи освоенными, они открывают новые возможности для разработки принципиально новых конструкций и технологических процессов.
Среди новых материалов особое место занимают композиционные материалы, обладающие целым комплексом различных свойств, рациональное сочетание которых позволяет получать оптимальные конструкции. Под композиционными материалами понимают многофазные материалы, состоящие из двух или большего числа компонентов. Компоненты их сохраняют свою индивидуальность, между компонентами существуют границы раздела. Особенностью композиционных материалов является то, что они обладают возможностью объединения полезных свойств отдельных компонентов и в тоже время проявляют новые свойства, отличные от свойств компонентов. Сочетание высоких прочностных свойств и минимального удельного веса обуславливает широкое применение композиционных материалов. Подбором соответствующих условий нагрева, термообработки, отжига можно регулировать изменения структуры и свойств композиционных материалов в широких пределах. Свойства таких материалов во многом зависят от структуры и стабильности межфазной границы, как важной составляющей такой системы. Структура межфазной границы может меняться при внешнем воздействии, в частности в различных видах деформации. Наиболее динамично структура межфазной границы может меняться в процессе различного типа термоактивируемого воздействия, в таких случаях основным элементом перестройки границ является диффузия, изучение процессов которой на микроскопическом уровне, связано в первую очередь со сложностью проведения соответствующих экспериментов. Реальные эксперименты позволяют изучать диффузию в композиционных материалах, как правило, по

материале в зависимости от величины и времени внешнего воздействия на материал) и другие. Часто проблема визуализации результатов компьютерного эксперимента оказывается трудноразрешимой, поэтому целесообразно на первых этапах предельно упростить компьютерный эксперимент с тем, чтобы найти необходимый метод и способ его анализа. Так, например, при решении задач связанных с диффузией атомов, за их траекториями удобно наблюдать, используя модель двумерной гексагональной упаковки материала. В реальности в кристалле с ГЦК решёткой термоактивируемая диффузия развивается вдоль плотноупакованных направлений, таковыми являются плоскости {111} в гексагональной упаковке. Двумерная модель может быть представлена как развёртка тетраэдра Томсона со сторонами соответствующими плоскости {111}.
Компьютерный эксперимент выполняется с заданием некоторой температуры, которая соответствует определенным значениям скоростей перемещений атомов, согласно (2.5). На старте, скорости смещений атомов задаются одинаковыми по модулю, со случайным распределением по направлению. На рис.2.3 этой ситуации соответствует всплеск на температурной кривой, затем происходит перераспределение скоростей смещений атомов, как по направлению, так и по модулю, согласно распределению Больцмана.
а) б)
Рис.2.3 График зависимости температуры импульсного разогрева от времени протекания компьютерного эксперимента: а) стартовая температура импульсного разогрева - 500К: б)