- •Оглавление
- •Предисловие
- •Введение
- •1. Классификация композиционных материалов
- •1.1. Цели и задачи создания композиционных материалов (км)
- •1.2. Классификация композиционных материалов по виду материала матрицы, ориентации и типу арматуры, назначению
- •1.3. Требования, предъявляемые к армирующим волокнам и материалу матриц.
- •2. Теоретические основы конструирования композиционных материалов
- •2.1. Модули нормальной упругости в направлении оси волокна и в перпендикулярном направлении
- •2.2. Коэффициент Пуассона и модуль сдвига для однонаправленно армированных композиционных материалов
- •2.3. Прочность км, армированных непрерывными и дискретными волокнами
- •2.3.1. Композиционные материалы, армированные непрерывным волокном
- •Правило смесей
- •Оптимальная объемная доля волокон
- •Удельная прочность композиции
- •Влияние ориентации волокон на прочность км
- •2.3.2. Композиционные материалы, армированные дискретными волокнами Критическая длина волокон
- •Правило смесей
- •Распределение напряжений по длине волокон
- •Статистическая модель разрушения композиционных материалов
- •2.4. Статистическая прочность композиционных материалов
- •Прочность пучка волокон
- •Анализ применимости статистической теории для оценки прочности км
- •2.5. Формирование и развитие трещин в км
- •2.6. Прочность км на сжатие
- •3. Методы контроля свойств композиционных материалов
- •3.1. Методы определения механических свойств армированных км
- •3.1.1. Растяжение
- •3.1.2. Сжатие
- •3.1.3. Сдвиг
- •3.1.4. Изгиб
- •Трехточечный изгиб
- •Чистый изгиб
- •Четырехточечный изгиб
- •3.2. Испытания кольцевых образцов
- •3.2.1. Растяжение
- •3.2.2. Сжатие
- •3.3. Анализ структуры км и механизмов ее разрушения
- •3.3.1. Микроскопический анализ
- •3.3.2. Фрактографический анализ
- •4. Межфазное взаимодействие в композиционных материалах
- •4.1. Термодинамическая и кинетическая совместимость компонентов
- •4.2. Виды межфазного взаимодействия
- •Классификация км по видам межфазного взаимодействия
- •Влияние поверхности раздела на прочность и характер разрушения
- •Критическая толщина различных покрытий для волокон бора
- •4.4. Типы связей между компонентами
- •4.5. Процессы диффузии между компонентами км
- •4.5.1. Уравнения Фика
- •4.5.2. Диффузия через плоскую поверхность Диффузия из бесконечно тонкого слоя в неограниченный образец
- •Диффузия из слоя конечной толщины 2ас в неограниченный образец
- •Диффузия в полуограниченный образец
- •Функция ошибок Гаусса, ее производные и интегралы
- •Диффузия в образце конечных размеров
- •4.5.3. Диффузия в среде со сферической симметрией
- •4.5.4. Диффузия в среде с цилиндрической симметрией
- •Диффузия в цилиндре с постоянной концентрацией на поверхности
- •Диффузионное растворение цилиндрического включения в матрице
- •4.6. Смачивание и растекание
- •4.6.1. Поверхностное натяжение
- •Коэффициенты поверхностного натяжения расплавов чистых металлов при температуре плавления.
- •4.6.2. Поверхностная энергия твердых тел
- •Свободная поверхностная энергия тел
- •4.6.3. Свободная поверхностная энергия на границе твердое тело - жидкость
- •4.6.4. Смачивание в системах «твердые металлы - жидкие металлы»
- •Условия смачивания армко-железа расплавами металлов в водороде (точка росы 223 к)
- •Условия смачивания никеля расплавами металлов в водороде
- •Условия смачивания никеля расплавами металлов в водороде
- •4.6.5. Смачивание в системах «тугоплавкие соединения - жидкие металлы»
- •Смачиваемость оксидов расплавленными металлами
- •Смачиваемость карбидов расплавленными металлами
- •Смачиваемость боридов расплавленными металлами
- •Смачиваемость нитридов расплавленными металлами
- •Смачивание графита расплавленными металлами
Смачиваемость карбидов расплавленными металлами
Смачивающий металл |
Т, К |
Среда |
с, град |
B4C |
|||
Алюминий Железо Кобальт Медь Никель Свинец Цинк |
873 – 943 2053 2053 1268 – 1363 2053 498 – 668 813 – 893 |
Вакуум Гелий » Вакуум Гелий Вакуум » |
119 – 117 Взаимодействуют 90 113 – 117 90 121 – 113 121 – 119 |
Be2C |
|||
Никель
|
1773 1773 1773 |
Вакуум Водород Гелий |
92 90 75 |
Cr3C2 |
|||
Алюминий Висмут Галлий Германий Железо
Индий Кобальт
Марганец Медь Никель
Олово Свинец Сурьма Таллий |
1173 – 1273 593 1073 1273 1763 1823 523 1693 1723 Тпл 1373 – 1473 1653 1673 573 673 973 673 |
Вакуум » » » » Аргон Вакуум » Аргон » Вакуум Аргон Вакуум » » » » |
120 – 121 102 120 121 0 0 143 0 0 0 47 – 44 0 0 120 124 106 133 |
HfC |
|||
Алюминий Висмут Галлий Германий Железо
Индий Кобальт
Медь Молибден Никель
|
1173 – 1273 593 1073 1273 1823 1823 523 1693 1823 1823 1373 – 1473 2883 1723 1723 |
Вакуум » » » Аргон Вакуум » » Аргон Вакуум » Гелий Аргон Вакуум |
148 – 146 148 147 140 148 52 147 40 40 36 134 – 131 14 28 28 |
Продолжение таблицы 4.10
Смачивающий металл |
Т, К |
Среда |
с, град |
Олово Свинец Сурьма Таллий |
573 673 973 673 |
Вакуум » » » |
153 150 130 132 |
Cr2O3 |
|||
Алюминий Висмут Галлий Германий Железо
Индий Кобальт
Марганец Медь Никель
Олово Свинец Сурьма Таллий |
1173 – 1273 593 1073 1273 1763 1823 523 1693 1723 Тпл 1373 – 1473 1653 1673 573 673 973 673 |
Вакуум » » » » Аргон Вакуум » Аргон » Вакуум » Аргон Вакуум » » » |
118 105 118 76 0 0 150 0 0 0 18 – 0 0 0 140 141 141 130 |
NbC |
|||
Алюминий Висмут Галлий Германий Железо
Золото Индий Кобальт
Медь Никель
Олово Свинец Сурьма Таллий |
1173 – 1273 593 1073 1273 1763 1823 1823 … 523 1693 1773 1773 1373 – 1473 1723 1723 573 673 973 673 |
Вакуум » » » » Аргон Вакуум » » » Аргон Вакуум » Аргон Вакуум » » » » |
136 – 134 135 108 148 25 0 0 60 151 14 0 0 70 – 48 0 0 130 148 111 121 |
NbC0,82 |
|||
Медь |
1373 |
Вакуум |
85 |
NbC0,75 |
|||
Медь |
1373 |
Вакуум |
90 |
NbC0,66 |
|||
Медь |
1373 |
Вакуум |
70 |
Продолжение таблицы 4.10
Смачивающий металл |
Т, К |
Среда |
с, град |
TaC |
|||
Алюминий Висмут Галлий Германий Железо
Индий Кобальт
Медь Никель
Олово Свинец Сурьма Таллий |
1173 – 1273 593 1073 1273 1763 1823 1823 523 1693 1773 1773 1373 – 1473 1653 1673 1673 573 673 973 673 |
Вакуум » » » » Аргон Вакуум » Аргон » Вакуум » » Аргон Вакуум » » » » |
145 – 146 135 130 128 23 0 0 154 13 0 0 60 – 78 16 0 0 140 130 119 138 |
TaC0,9 |
|||
Медь |
1373 |
Вакуум |
80 |
TaC0,78 |
|||
Медь |
1373 |
Вакуум |
100 |
TiC |
|||
Алюминий
Висмут
Галлий Германий Железо
Индий Кобальт
Магний
Марганец Никель
|
1173 – 1273
593
1073 1273 1763 1823 1823
523 1693 1773 1773
1373 – 1473 1723 1723 573 673 973 673 |
Аргон Вакуум » » » » Аргон Вакуум Водород Гелий Вакуум Аргон Вакуум Водород Гелий Аргон Вакуум Аргон » Водород Гелий Аргон Вакуум » |
118 149 138 – 122 145 147 133 125 41 39 36 145 16 5 36 39 15 50 68 25 17 32 0 38 20 |
Продолжение таблицы 4.10
Смачивающий металл |
Т, К |
Среда |
с, град |
Олово
Свинец
Серебро Таллий Цинк |
573 973 673 673 – 1273 933 1253 675 873 |
Вакуум » » Аргон Вакуум » » » |
148 145 143 152 – 89 120 108 127 120 |
TiC0,99 |
|||
Медь |
1373 |
Вакуум |
105 |
TiC0,88 |
|||
Медь |
1373 |
Вакуум |
100 |
TiC0,75 |
|||
Медь |
1373 |
Вакуум |
90 |
TiC0,6 |
|||
Медь |
1373 |
Вакуум |
50 |
VC |
|||
Алюминий Висмут Галлий Германий Железо
Индий Кобальт
Натрий Никель
Олово Свинец Сурьма Таллий |
1173 593 1073 1273 1763 1823 1823 523 1693 1773 1773 473 – 773 1653 1723 1723 1273 673 973 673 |
Вакуум » » » » Аргон Вакуум » » Аргон Вакуум Аргон Вакуум Аргон Вакуум » » » » |
130 103 120 121 20 0 0 119 13 0 0 157 – 80 17 0 0 130 130 113 111 |
VC0,88 |
|||
Медь |
1373 – 1473 |
Вакуум |
50 – 40 |
VC0,83 |
|||
Медь |
1373 – 1473 |
Вакуум |
38 – 25 |
WC |
|||
Алюминий Висмут
Галлий Германий Железо
Индий |
1173 – 1273 593 973 – 1373 1073 1273 1763 1823 523 |
Вакуум » Аргон Вакуум » » Аргон Вакуум |
135 – 133 144 140 – 52 122 63 0 0 148 |
Продолжение таблицы 4.10
Смачивающий металл |
Т, К |
Среда |
с, град |
Кобальт
Медь Никель
Олово
Свинец Сурьма |
1693 1773 1373 – 1473 1653 1723 573 773 – 1573 673 973 |
Вакуум Аргон Вакуум » Аргон Вакуум Аргон Вакуум » |
0 0 20 – 7 0 0 141 130 – 120 145 98 |
ZrC |
|||
Алюминий Висмут Галлий Германий Железо
Золото Индий Кобальт
Марганец Медь
Никель
Олово Свинец Сурьма Таллий |
1173 – 1273 593 1073 1273 Тпл 1763 1823 1823 ... 523 Тпл 1693 1773 Тпл 1373 1373 – 1773 Тпл 1653 1723 573 673 973 673 |
Вакуум » » » Аргон Вакуум Аргон Вакуум » » Аргон Вакуум Аргон » Вакуум Аргон » Вакуум Аргон Вакуум » » » |
150 141 134 135 50 45 140 49 151 143 86 36 15 70 135 140 – 118 43 24 32 150 147 110 128 |
Таблица 4.11