Исследование структурно-фазового состава и физико-механических свойств алюмоматричных композиционных материалов, упрочненных углеродными наноструктурами

• Автор: Евдокимов, Иван Андреевич
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 169 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 Наноструктурные композиционные материалы, их свойства и особенности получения

1.1 Общая характеристика композиционных материалов

1.2 Наноструктурные композиционные материалы с металлической матрицей

1.2.1 Механизмы упрочнения металломатричных КМ

1.2.2 Порошковая металлургия как метод получения наноструктурных металломатричных КМ
1.2.3 Особенности применения механической активации для получения наноструктурных материалов

1.3 Наноструктурные композиционные материалы с алюминиевой матрицей

1.4 Алюмоматричные композиционные материалы, упрочненные углеродными наноструктурами

Выводы по главе

2 Материалы, оборудование и методики для получения и исследования алюмоматричных КМ, упрочненных углеродными наноструктурами
2.1 Материалы для получения алюмоматричных КМ, упрочненных УНС
2.2 Оборудование для получения алюмоматричных КМ, упрочненных УНС
2.2.1 Оборудование, оснастка и технология получения порошков КМ из исходных материалов
2.2.2 Приборы и оборудование для спекания алюмоматричных КМ, упрочненных УНС
2.3 Методики и оборудование для проведения исследований и испытаний алюмоматричных КМ, упрочненных УНС
2.3.1 Методика исследований методом рентгенографии
2.3.2 Методика исследований методом спектроскопии комбинационного
рассеяния
2.3.3 Методика металлографических исследований
2.3.4 Методика исследований методом просвечивающей электронной микроскопии
2.3.5 Методика исследований методом сканирующей электронной микроскопии
2.3.6 Методика исследований методом дифференциальной сканирующей калориметрии
2.3.7 Методика определения температуропроводности
2.3.8 Методика испытаний на твердость
2.3.9 Методика испытаний на прочность при сжатии
2.3.10 Методика испытаний на трение и износ
3 Квантово-химические расчеты взаимодействия углеродных наноструктур с алюминиевой матрицей
3.1 Основные..........................................допущения.................при проведении квантовохимических расчетов
3.2 Верификация модели
3.3. Взаимодействие атомарного алюминия с фуллереном Сбо
3.4. Взаимодействие атомарного алюминия с ОУНТ
3.5 Взаимодействие атомарного алюминия с МУНТ, онионами и
графеноподобными структурами
3.6 Роль размольного агента при взаимодействии алюминия с УНС
Выводы по главе
4 Исследование структуры и фазового состава алюмоматричных КМ, упрочненных углеродными наноструктурами
4.1 Исследование структуры и фазового состава порошков
алюмоматричных КМ, упрочненных УНС, после механической активации
4.1.1 Структура порошков алюмоматричных КМ, упрочненных УНС, после механической активации
4.1.2 Фазовый состав порошков алюмоматричных КМ, упрочненных УНС, после механической активации

4.2 Исследование структуры и фазового состава алюмоматричных КМ, упрочненных УНС, после горячего прессования
4.2.1 Фазовый состав алюмоматричных КМ, упрочненных УНС, после горячего прессования
4.2.2 Структура алюмоматричных КМ, упрочненных УНС, после горячего прессования
Выводы по главе
5 Исследование физико-механических свойств алюмоматричных КМ, упрочненных углеродными наноструктурами
5.1 Прочность алюмоматричных КМ, упрочненных УНС
5.1.1 Условный предел текучести алюмоматричных КМ,
упрочненных УНС
5.1.2 Фрактографические исследования алюмоматричных КМ,
упрочненных УНС
5.1.3 Удельная прочность алюмоматричных КМ,
упрочненных УНС
5.1.4 Влияние различных факторов на повышение механических свойств алюмоматричных КМ, упрочненных УНС
5.2 Микротвердость алюмоматричных КМ, упрочненных УНС
5.3 Трибологические испытания алюмоматричных КМ, упрочненных УНС
5.3.1 Особенности процесса трения скольжения алюмоматричных КМ, упрочненных УНС
5.3.2 Коэффициент трения и параметры износа алюмоматричных КМ, упрочненных УНС
5.4 Температуропроводность алюмоматричных КМ,
упрочненных УНС
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

уменьшился с 350 нм до 43 нм.
В работах [70-74] исследовали влияние наноразмерных частиц Si02, Ti02 и других соединений на трибологические свойства НКМ с алюминиевой матрицей, полученных методом литья. В результате авторами было показано, что применение таких наноразмерных высокомодульных соединений позволяет снизить коэффициент трения до 2 раз, а также повысить износостойкость в 3-5 раз, что обеспечивает эффективное применение таких материалов в парах трения скольжения.
Из приведенного выше обзора отечественных и зарубежных источников в области создания и исследования НКМ на основе алюминия [39-74] можно сделать вывод о том, что алюмоматричные НКМ, упрочненные различными высокомодульными соединениями, обладают достаточно высокими физикомеханическими свойствами. Однако недостатками таких материалов являются слабая связь упрочняющей фазы с материалом матрицы, а также низкие показатели относительной деформации, что не позволяет использовать такие материалы в качестве конструкционных. Кроме того, для получения описанных выше свойств необходимо ввести порядка 20-45 % упрочняющей фазы. Поскольку получение ультрадисперсных частиц (SiC, В4С, AIN и т.д.) на сегодняшний день процесс крайне энергоемкий и малоэффективный, то стоимость НКМ на их основе весьма высока, что делает их внедрение в реальный сектор экономики малорентабельным.
Поиск и исследование альтернативных материалов, применение которых в качестве упрочняющей фазы алюмоматричных НКМ позволило бы максимально раскрыть и использовать их потенциал, в настоящее время являются весьма актуальными. Открытые за последние десятилетия такие углеродные наноматериалы, как фуллерены, нанотрубки, онионы, наноалмазы и графеноподобные структуры, рассматриваются многими исследователями как одни из перспективных наполнителей всевозможных композитов, в том числе наноструктурных композиционных материалов с алюминиевой матрицей (далее - алюмоматричные композиционные материалы).