Закономерности формирования структуры и физико-механических свойств углеродных частиц, синтезированных из фуллеренов для армирования износостойких композиционных материалов

• Автор: Овчинникова, Ираида Николаевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 154 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Твердые и сверхупругие материалы, полученные из фуллеренов под давлением
1.1.1. Фуллерены, фуллериты и методы их получения
1.1.2. Превращения фуллеренов при нагреве под давлением
1.1.3. Структура фаз, полученных из Сбо под давлением, и ее
изучение методом комбинационного рассеяния света
1.1.4 Механические свойства продуктов превращения фуллеренов под давлением. Сверхупругий твердый углерод
1.2. Износостойкость и трибологические характеристики твердых сверхупругих материалов
1.2.1. Углеродные пленки с фуллереноподобной структурой, сочетающие высокую твердость и упругость
1.2.2. Использование сверхупругих твердых углеродных частиц для создания износостойких металлических композиционных материалов
1.3. Заключение по 1-ой главе
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Порошки исходных фуллеритов и металлов
2.2. Оборудование и режимы прессования
2.3. Методика выпаривания углеродной фазы из металлической

матрицы
2.4. Методика измерения плотности углеродной фазы
2.5. Методы оптической и электронной микроскопии
2.6. Высокоэффективная жидкостная хроматография
2.7. Методы рентгеноструктурного и рентгенофазового
анализов
2.8. Спектроскопия комбинационного рассеяния света
2.9. Методы измерения твердости
2.10. Испытания износостойкости и трибологических
характеристик
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ И ФАЗОВОГО СОСТАВА ПОРОШКОВ ФУЛЛЕРИТОВ С60 И С60/70
3.1. Размер и морфологические характеристики порошков фуллеритов
3.2. Структура и фазовый состав порошков фуллеритов
Глава 4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРНОГО СОСТОЯНИЯ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕГО СОЧЕТАНИЕ
СВЕРХУПРУГОСТИ И ВЫСОКОЙ ТВЕРДОСТИ УГЛЕРОДНОГО МАТЕРИАЛА
4.1. Закономерности формирования структурного состояния углеродного материала, полученного из фуллеренов С6о,
обеспечивающего сочетание сверхупругости и высокой твердости
4.2. Закономерности формирования структурного состояния углеродного материала, полученного из фуллеренов С6о/7о, обеспечивающего сочетание сверхупругости и высокой

твердости
4.3. Сравнение структуры сверхупругой твердой углеродной фазы, полученной из Сбо и С60/70
4.3.1. КРС спектроскопия частиц сверхупругой твердой фазы
4.3.2. Разложение спектра КРС частиц сверхупругой твердой фазы
4.3.3. Изучение микроструктуры сверхупругой твердой фазы методом световой микроскопии с использованием поляризованного света
4.3.4. Рентгеноструктурные исследования сверхупругой твердой фазы
4.3.5. Электронно-микроскопические исследования
сверхупругой твердой фазы
4.4. Влияние давления прессования на структуру сверхупругой твердой фазы
4.5. Влияние отжига на структуру сверхупругой твердой
фазы
Выводы по главе
ГЛАВА 5. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СВЕРХУПРУГОЙ ТВЕРДОЙ УГЛЕРОДНОЙ ФАЗЫ
5.1. Твердость сверхупругой твердой фазы
5.2. Трещиностойкость сверхупругой твердой фазы
5.3. Фрактографические исследования сверхупругой твердой фазы
5.4. Свойства отожженной сверхупругой твердой фазы
Выводы по главе

Такие плоскости связаны между собой в отдельных местах прочными ковалентными связями в объемный каркас, формируя твердую и упругую структуру. На чисто углеродных пленках показано, что, когда пакеты плоскостей графена сжаты, их вынужденная кривизна после деформации заставляет их восстановить форму, близкую к исходному состоянию. По предположению авторов [79] это и является причиной высокого упругого восстановления в этом материале.
Структура, которая состоит из плотного массива искривленных графеновых листов, очень близка к реализации непрерывного фуллереноподобного углеродного материала. Изогнутые листы графена хорошо известны для турбостратных структур. Значительное отличие в данном случае в особом расположении ламели графена, представляющем закрытые или очень искривленные оболочки с нанометровой кривизной. Таким образом предотвращается относительное скольжение плоскостей и возможно экстремальное упругое восстановление путем их локального изгиба. Авторы [79] полагают, что углеродные пленки, которые обладают этим типом структуры, представляют собой новый класс углеродных материалов.
К материалам, сочетающим высокую твердость и высокую упругость, также относятся углеродные материалы с фуллереноподобной структурой в виде тонких покрытий, содержащие водород (БЪ-С:Н) [80, 81]. Коэффициент трения водородосодержащих углеродных покрытий с фуллереноподобной структурой при испытаниях на воздухе чрезвычайно низкий (<0,01) (рис. 1.14) [81]. Однако при анализе трибологических характеристик материалов с фуллереноподобной структурой трудно сравнивать данные, полученные в разных работах. Например, разброс коэффициента трения покрытий из нитрида углерода составляет величину