53) Термодинамическая совместимость армирующей фазы и матрицы. Понятие о химическом потенциале.

Термодинамическая совместимость компонентов композита определяется способностью их находиться в состоянии химического равновесия, как при получении, так и при эксплуатации. Термодинамически совместимы в изотермических условиях ограниченное число композиционных материалов, состоящих из компонентов, практически нерастворимых друг в друге в широком интервале температур (например, Cu — W). Большинство КМ состоит из термодинамически несовместимых компонентов.

Химический потенциал Mi характеризует состояние компонента в системе. Его определяют по приращению энергии Гибса(ΔG) при введении дополнительного количества данного компонента (j):

Mi= т.р,nj

Nj – число молей j – число остаточных компонентов T – температура р – давление

Хим. Потенциал зависит от доли компонентов “к”

Mk=Mk°+RTln[k]

Регулирование хим. Потенциала – эффективный способ управления реакцией на поверхности раздела.

54) Типы связей между армирующей фазой и матрицей.

– Механическое зацепление обеспечивает низкую прочность, осуществляется за счет сил

Трения.

- связь при смачивании и растворении реализуется благодаря силам поверхностного натяжения.

- реакционная связь осуществляется при протекании химической реакции на границе раздела компонентов с образованием новых химических соединений.

- обменно-реакционная связь - разновидность реакционной связи, когда общая химическая реакция происходит в несколько стадий. Реализуется, например, для системы Ti(Al) - В.

Ti(Al)+ B2 = (ТiА1)В2

Ti+ (TiAl)B2 = TiB2+ TiAl

- оксидная связь - разновидность реакционной связи, характерна для композитов, упрочненных волокнами или частицами из окислов.

55) Операции при подготовке армирующей фазы и матрицы и При получении композита.

При получении композиционных материалов с полимерной матрицей –стекло, - карбо -, боро -, ограноволокнитов матрица вводится либо в виде порошка, гранул, или как связующее, состоящее из термореактивных смол, например, эпоксидных, способных отверждаться – превращаться в полимер сетчатой структуры под действием отвердителей, инициаторов и др.

Технологический процесс получения полимерных композитов включает операции: совмещение связующего с наполнителем с получением препрегов; приготовление полуфабрикатов – премиксов, механическая обработка, в ряде случаев – осаждение покрытия; контроль качества, в частности, химическим анализом.

56) Шликерное формование композита (матрица - Cu, армирующая фаза – Al2o3), реакции на аноде и катоде, расчет % состава композита ( лаб. Работа).

Опыт проводим на установке схема которой представлена ниже

Зачищаем электроды наждачной бумагой, протираем фильтрованной бумагой, проводим взвешивание катода m1=7,70 гр. Электроды помещаем в шликерную смесь(раствор CuSO4+Al2O3) ячейку ставим на индукционную печь, подаем напряжение, выставляем ток I=0.8A, время опыта t=27мин. По окончании процесса проводим повторное взвешивание катода m2=7,94 гр, из расчета видим, что масса катода увеличилась. Далее проводим расчеты:

Вывод: в опыте получили композит, в котором матрица является 87,5% Cu, а армирующей фазой Al2O3=12,5%.