Композиционные материалы на основе керамоалюминиевых связок

• Автор: Лымарь, Елена Анатольевна
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 155 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ стр.

Введение

Глава 1. Современные представления о композиционных материалах

1.1. Основы создания металлокомпозиционных материалов

1.2. Основные принципы выбора матриц и наполнителей

1.3. Изучение процессов взаимодействия между матрицей и наполнителем

1.3.1.Смачивание неметаллической составляющей расплавами металлов

1.3.2. Виды адгезионных взаимодействий в композиционных материалах

1.4. Традиционные металлокомпозиционные материалы

1.4.1. Разновидности и физикомеханические свойства металлокомпозитов

1.4.2. Особенности технологии изготовления металлокомпозитов

1.5. Современные металлокерамические композиционные материалы
1.6. Выводы и постановка задачи исследования
Глава 2. Выбор объектов и методов исследования
2.1. Выбор объектов исследования
2.2. Основные характеристики используемого сырья
2.3. Методы исследования
2.4. Методика исследования кинетики спекания
2.5. Методика исследования материала на порометрию
2.6. Выводы
Глава 3. Разработка керамометаллических связующих на основе глинистых масс и алюминия
3 Л .Изготовление опытных образцов керамометаллических связующих
3.2. Физикохимические процессы, протекающие при термомеханическом диспергировании алюминия в глинистой составляющей
3.3. Модифицирование компонентов, применяемых для получения керамометаллических композитов
3.4. Физикомеханические и эксплуатационные свойства керамоалюминиевых связующих
3.5. Разработка технологии получения керамометаллических связующих
3.6. Выводы
Глава 4. Исследование спекания керамоалюминиевых связующих
4.1. Кинетика спекания керамоалюминиевых связующих
4.2. Спекание, как этап развития связей между материалами
4.3. Выводы 8 Глава 5. Влияние пористости на прочность керамометаллических композитов
5.1. Пористость керамоалюминиевых связующих
5.2. Исследование прочности металлокомпозитов в зависимости от
их пористости
5.3. Выводы
Глава 6. Получение корундового композиционного материала на основе керамоалюминиевого связующего
6.1. Обоснование состава керамометаллического связующего на основе глуховецкого каолина и металлического алюминия
6.2. Изготовление опытных образцов корундового материала на основе керамоалюминиевого связующего
6.3. Физикомеханические и эксплуатационные свойства корундового композиционного материала на основе электроплавленного корунда и керамоалюминиевого связующего
6.4. Оценка химического и фазового составов полученных материалов
6.5. Выводы
Основные выводы
Список литературы


В работе [] за основу принята двухкомпонентная модель, в соответствии с которой прочность металлобетонов, как и других композитов, определяется по правилу аддитивности при условии, что матрица и наполнитель деформируются в композите так же, как и при их раздельном нагружении, а гранулы наполнителя имеют одинаковое временное сопротивление и модуль упругости. Установлено, что зависимость прочности композита от диаметра гранул наполнителя носит экстремальный характер: чем больше прочность наполнителя, тем сильнее упрочняется матрица, и увеличение размера гранул способствует возрастанию прочности композита в целом до определенного уровня, определяемого максимальным контактным упрочнением и влиянием масштабного фактора (абсолютных размеров гранул). При дальнейшем возрастании размеров гранул, прочность композита начинает снижаться из-за подавления эффекта контактного упрочнения (разупрочнение за счет действия масштабного фактора). При малых диаметрах гранул наполнителей прочность композиции определяется прочностью металлической матрицы до тех пор, пока с возрастанием размеров гранул и уменьшением относительной толщины прослойки не начинает проявляться контактное упрочнение. Во всех композитах выбор компонентов обусловливается получением их оптимальной физико-химической совместимости для достижения заранее заданных свойств. При этом рассматривают поверхность раздела компонентов как самостоятельный элемент структуры, в котором протекают процессы диффузии, растворения, перераспределения смесей, образования новых химических соединений. На границе раздела формируется связь между арматурой и матрицей, через которую передаются нагрузки. Прочностью данной связи определяется уровень свойств композиционного материала. С физической точки зрения процесс соединения однородных и разнородных материалов сводится к образованию связей (слабых или прочных) между атомами, составляющими поверхность контактирующих тел. Прочность соединения на контактной поверхности определяется величиной энергии межатомных связей, величиной площади физического контакта и длительностью контактирования. Длительность контактирования, с одной стороны, должна быть достаточной для возникновения прочных адгезионных связей между компонентами, а, с другой - ограничиваться началом интенсивного химического взаимодействия, которое может привести к образованию хрупких прослоек, способных снизить прочность композита []. Композиционные материалы получают твердофазными и жидкофазными способами []. К твердофазным методам относятся прессование, штамповка, прокатка, уплотнение взрывом, диффузионная сварка и другие. Эти методы применяются для изготовления композитов, армированных высокопрочными частицами, непрерывными и короткими волокнами, и позволяет получать материалы с заданной пористостью, изменять концентрацию упрочняющих компонентов. Как недостаток твердофазных методов следует отметить частое повреждение хрупкой арматуры. Жидкофазные методы (заливка, реакционная пропитка и др. При таких методах необходим перегрев металлического расплава для повышения жидкотекучести и смачивающей способности металла, заполнения промежутков между гранулами неметаллической составляющей. Поэтому существенным недостатком этого метода является перепад температур, который может привести к возникновению высоких внутренних напряжений в матрицах и наполнителях, что ведет к снижению физикомеханических и эксплуатационных показателей. В области высоких температур получения композиционных материалов большинство компонентов являются термодинамически неравновесными, способными вступать между собой в различные реакции на границе раздела фаз. Физико-химические явления, происходящие на поверхности раздела компонентов довольно сложны и в настоящее время еще плохо изучены. В основном, идет накопление экспериментальных данных по взаимодействию между наиболее перспективными металлами (алюминиевыми, магниевыми, никелевыми, титановыми и некоторыми другими) и волокнами - борными, углеродными, стеклянными. Причем, следует отметить, что в настоящее время наблюдается некоторое затишье в изучении композиционных материалов, а пик этих исследований приходится на - -е годы, когда было получено большинство данных и начаты некоторые теоретические разработки как у нас в стране, так и за рубежом.