Структурные факторы деформации и разрушения пористых материалов

• Автор: Филиппова, Валентина Борисовна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 132 с. : ил.

1.1. Получен ие пористых структур

1.1.1. Порошковые технологии

1.1.2. Литейные технологии

1.2. Статистические характеристики пористых

структур

1.3. Механические свойства пористых материалов

1.4. Ударные волны в пористых структурах

1.5. Поглощение энергии пористыми структурами

1.6. Неустойчивое течение неоднородных сред

1.6.1. Модели деформации пористых сред

1.6.2. Макронеустойчивость пластического течения

1.7. Возможности применения пористых структур
1.8. Выводы по обзору литературы и постановка задач исследования
ГЛАВА 2. Методика эксперимента.
2.1. Материалы и подготовка образцов
2.2. Съмка и исследование структуры
2.3. Определение доли связных пор.
2.4. Испытания на сжатие
2.5. Рентгеноструктурный анализ
2.6. Определение статистических характеристик пористых структур
ГЛАВА 3. Экспериментальная часть.
3.1. Статистические характеристики структуры
пеноалюминия.
3.2. Основные допущения модели деформации
пористых структур
3.3. Численное моделирование деформации случайной
пористой структуры
3.4. Расчеты энергопоглощения пористой структуры
3.5. Экспериментальная проверка результатов численного моделирования
3.6. Экспериментальное наблюдение неустойчивости течения при разрушении пористой структуры
3.7. Рентгеноструктурный анализ.
ГЛАВА 4. Численное моделирование высокоэнергетического
демпфирования в пористых структурах
4.1. Двумерная модель
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕ РАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ПРИЛОЖЕНИЕ 2.
ВВЕДЕНИЕ


По данным при получении пористого алюминия из сплава ПА4, прессование и спекание в вакууме при 0 С в течение 1 ч были получены следующие результаты для пористости предел прочности при срезе т ср 0 МПа, ударная вязкость КСи 0 кДжм2, для пористости тср снижается до МПа, КСи падает до 0 кДжм2 , а в случае пористости наблюдали более существенное снижение этих характеристик Тср МПа и КСи кДжм2. Пористые материалы могут иметь очень малый удельный вес, что достигается при создании высокопористых ячеистых материалов ВПЯМ с пористостью . Одним из способов производства ВПЯМ является дублирование высокопористой структуры сетчатоячеистого полимера, например, пенополиуретана ,. Полученную сетчатопористую структуру пенополиуретана пропитывают суспензией металлического порошка, путем отжатия регулируют плотность, затем заготовку сушат и подвергают спеканию. На поверхности полимера суспензионный слой должен содержать минимум рядов металлических частиц, средний диаметр которых не больше 5 мкм, а пористость порошка после утряски . По данным 3, температура сушки влажных заготовок составляет С в потоке воздуха со скоростью обдува 0,,0 м, удаление полимера из заготовки осуществляется при скорости нагрева от 0 С до 0 С не более 0 Сч. В этом случае при 0 С в заготовке остается не более ,5 исходного содержания пенополиуретана и не нарушается пространственная структура. Для сохранения формы и предотвращения растрескивания применяется промежуточная изотермическая выдержка в течение одного часа при различных температурах в зависимости от исходного материала. Во время выдержки идет незначительная усадка и образование межчастичных металлических контактов, а также удаление остатков органики. Высокопористые ячеистые материалы на основе железа и никеля по данным 3, спекают при температуре С в течение 2 ч, на основе молибдена и вольфрама при температурах С в течение ,5 ч. Положительной чертой высокопористьгх ячеистых материалов, как отмечают многие исследователи ,, является высокая однородность структуры при малом среднем диаметре пор и малой дисперсии. Укладка ячеек близка к плотной упаковке шаров, а координационное число равно . Наиболее близкая модель ячейки пентагондодекаэдр, который максимально плотно способен заполнить объем, что предполагает высокую связность и жесткость структуры. Особенностью ВПЯМ является наличие канальной пористости, образующейся изза удаления полимера. Наряду с ячейстыми порами, канальные поры составляют 2,,6 от объема образца. Микропоры, средний размер которых сопоставим с размерами гранул используемых порошков, составляют от 5 до объема образца, а поры газовых включений до объема матрицы 1. Как уже отмечалось выше, особую группу представляют собой пенометаллы. Можно выделить два основных метода получения пенометаллов порошковый и литейный. Наибольшее распространение получила порошковая технология, т. Преимуществом порошкового метода является возможность получения пористых деталей сложных форм. Заложенные в полую литейную форму исходные материалы при нагревании расширяются и принимают форму изложницы. При этой технологии соответственно подготовленный порошок металла смешивается с малым количеством менее 1 пенообразователя порофора. Затем смесь уплотняется в матрице для устранения остаточной открытой пористости. Уплотнение проводят компактированием или экструзией, получая заготовки нужной формы лист, плита, цилиндр и т. Далее заготовку подвергают прокатке с последующим нагревом до температур, близких к температуре плавления используемого сплава. Порофор начинает разлагаться, выделяя газ, который и образует пенную структуру металла. После достижения желаемого увеличения объема материал охлаждают и стабилизируют пенную структуру. С помощью изменения типа и количества порофора, температуры и интенсивности нагрева можно управлять плотностью получаемого пенометалла. Подобные технологии были разработаны для цинка, алюминия, олова, бронзы и сталей при различных порофорах и параметрах процесса . Для такого способа вспенивания хорошо подходят сплавы с низкой температурой плавления, в частности, алюминиевые. Температура плавления алюминия всего 0С, поэтому гораздо проще по сравнению с железом или титаном подобрать порофор с температурой разложения, близкой к необходимой.