- •Глава 1. Основы теплообмена
- •1.1. Радиационное охлаждение
- •1.3. Перенос тепла в теплозащитном покрытии (тзп)
- •1.3.1. Пористое охлаждение
- •1.4. Физико-химические основы разрушения теплозащитных материалов
- •1.5. Немного о графите
- •1.6. Радиационный теплообмен
- •Глава 2. Особенности работы рдтт
- •Глава 3. Композиционные материалы
- •3.1 Межфазное взаимодействие
- •3.1.1 Армирующие волокна
- •3.1.2. Матричные материалы
- •3.2. Полимерные матрицы
- •3.3 Адгезия в твердых полимерах
- •3.4 Межфазовые взаимодействия в км
- •3.1 Смачивание
- •10. Схема смачивания:
- •Глава 4. Полимерные пластики
- •4.1. Стеклопластики
- •4.1.1 Методы изготовления стеклопластиковых изделий
- •4.1.2 Связующие
- •4.1.3. Стекловолокнистые
- •4.1.4. Свойства стеклопластиков
- •4.2. Органопластики
- •4.2.1. Синтетические волокна
- •4.2.2. Другие искусственные волокна
- •4.2.3. Высокопрочные органические волокна
- •4.3.1. Порядок изготовления корпуса
- •Глава 5
- •5.1. Армирующие волокна
- •Температурная зависимость модуля упругости и прочности волокон
- •Сравнительные характеристики волокон
- •Свойства борных волокон, произведенных в разных станах
- •5.2. Металлические матрицы
- •5.2.1. Матрицы на основе алюминия
- •5.2.2. Системы al—в и алюминий – борсик
- •Глава 6
- •6.1. Физические свойства
- •6.2. Изменение свойств
- •Основные свойства и реакции графита
- •6.4. Получение
- •Важнейшие исходные материалы:
- •6.4.1. Характеристика исходных материалов и
- •6.5. Углеродные волокна
- •6.5.1. Некоторые свойства углеродных волокон
- •Механические свойства некоторых углеродных волокон
- •Физические свойства углеродных волокон
- •Свойства некоторых пкм с волокнистыми наполнителями
- •6.6. Углепластики
- •6.6.1. Технология изготовления углепластиков
- •6.6.1.1. Метод прямого прессования
- •6.6.1.2. Метод намотки
- •Механические свойства вольфрамовой проволоки
- •Характеристики умп
- •6.7.1. Технология изготовления углеметаллопластиков
- •Режимы резания
- •Теплофзические свойства углеметалопластиков
- •Режимы резания
- •Теплофзические свойства углеметалопластиков
- •6.8. Углерод-углеродные композиционные материалы
- •6.8.1. Краткое описание технологии получения раструба из уукм
- •6.8.2. Пластинчатый пирографит
- •Глава 7: получение изделий методами порошковой металлургии
- •7.1.Методы получения и свойства металлических порошков
- •7.1.1. Свойства металлических порошков
- •7.1.1.1. Физические свойства
- •7.1.1.2. Методы исследования гранулометрического состава порошков.
- •7.1.1.3. Форма частиц
- •7.1.1.4. Микротвердость
- •7.1.1.5. Удельная поверхность
- •7.1.1.6. Состояние кристаллической структуры металлических порошков
- •7.2. Технологические свойства порошков
- •7.2.1. Насыпной вес
- •7.2.2. Текучесть порошков
- •7.2.3. Прессуемость
- •7.3. Производство порошков
- •7.3.1. Метод восстановления
- •7.3.1.1. Физико–химические
- •7.3.1.2. Восстановление газами и углеродом
- •7.3.2. Получение порошков электролизом
- •7.3.3. Методы механического дробления
- •7.3.4. Распыление расплавов металлов и сплавов
- •7.4. Прессование порошков
- •7.5. Спекание порошков.
- •7.6. Вольфрам
- •7.6.1. Химические свойства вольфрама
- •7.6.2. Разрушение вольфрама под действием
- •7.6.3. Действие горячих газов на вольфрам
- •7.7. Псевдосплавы на основе
- •7.7.1. Технология изготовления облицовки из псевдосплава авмг
- •7.7.1.1. Недостатки технологии
- •7.7.2. Псевдосплав вндс-1
- •7.7.2.1. Технология получения вндс
- •1. Как и в случае с авмг, производятся такой же химический и другие анализы порошков.
- •7.7.2.2. Пропитка пористой
- •Глава 8
- •8.1. Карбиды
- •8.1.1. Карбид кремния
- •8.1.2. Силицированныи графит
- •8.1.3. Карбид титана
- •8.1.4. Карбид бора
- •8.2. Нитриды
- •8.2.1. Получение нитридов
- •8.2.2. Нитриды бора и кремния
- •8.2.3. Нитриды бериллия и алюминия
- •8.2.4. Нитриды скандия, иттрия,лантана и редкоземельных элементов
- •8.2.5. Нитриды титана,циркония и гафния
- •8.2.6. Физико-механическиеи химические свойства нитридов
- •8.2.7. Области применениябескислородной керамики
- •Глава 9
- •9.1. Сплавы на основе алюминия
- •9.1.1 Деформируемые алюминиевые сплавы
- •9.1.1.2. Конструкционные свариваемые сплавы
- •9.1.1.3. Сплавы, упрочняемыетермической обработкой
- •9.1.1.4. Высокопрочные сплавы
- •9.1.1.5. Жаропрочные сплавы
- •9.1.1.6. Ковочные сплавы
- •9.1.1.7. Литейные сплавы
- •9.1.2. Композиционные сплавы
- •9.2. Бериллии и его сплавы
- •9.2.1. Минералы бериллия
- •9.2.2. Свойства бериллия
- •9.2.3. Сплавы бериллия
- •9.3.1. Краткие исторические сведения
- •9.3.2. Получение титана. Его свойства
- •9.3.3. Промышленные титановые сплавы
- •9.3.3.1. Деформируемые сплавы
- •Свойства жаропрочных сплавов
- •9.3.3.2. Литейные сплавы
- •9.4. Ниобии и его сплавы
- •9.4.1. Краткие исторические сведения
- •9.4.2. Сырьевые источники
- •9. 4. 3. Физические свойства ниобия
- •9.4.4. Химические свойства ниобия
- •9.4.5 Коррозионные свойства
- •9.4.6 Сплавы ниобия и их свойства
- •9.4.7 Конструкционные сплавы
- •9.4.7.1. Сплавы низкой прочности
- •9.4.7.2. Сплавы средней прочности
- •9.4.7.3. Сплавы высокой прочности
- •9.4 7.4. Прецизионные сплавы
- •9.4.8. Применение ниобия и его сплавов
- •9.5. Молибден
- •9.5.1. Краткие исторические сведения
- •9.5.2. Свойства молибдена
- •Физико-механические свойства молибдена
- •9.5.3. Минералы, руды и рудные концентраты
- •9.5.4. Способы переработки
- •9.6 Тантал и его сплавы
- •9.6.1 Краткие исторические сведения
- •9.6.2 Физико-механические свойства
- •9.6.3 Минералы, руды и рудные концентраты
- •9.6.4 Получение тантала
- •9.6.5 Сплавы тантала
- •Химический состав и механические свойства жаропрочных танталовых сплавов
- •9.6.6. Области применения
- •9.7. Ванадий и его сплавы
- •9.7.1. История открытия ванадия
- •9.7.2. Определение ванадия
- •9.7.3. Свойства ванадия
- •Химический состав металлического ванадия
- •Механические свойства ванадия
- •9.7.4. Сплавы ванадия
- •9.7.5. Применение ванадия и его сплавов
- •9.8. Цирконий
- •9.8.1. Свойства циркония
- •Физические свойства циркония
- •9.8.2. Области применения циркония
- •9.8.2.1. Атомная энергетика
- •9.8.2.2. Пиротехника и производство боеприпасов
- •9.8.2.3. Машиностроение
- •9.8.3. Производство сталей и сплавов
- •9.8.4. Производство огнеупоров, фарфора,
- •9.8.5. Прочие области применения
- •9.8.6. Минералы, руды и рудные концентраты
- •9.8.7. Способы получения циркония
- •Глава 1. Основы теплообмена
3.3 Адгезия в твердых полимерах
Когда полимер отвержден, то при разрушении его разрыв происходит уже против адгезии между твердыми телами.
Как показано работами Б. В. Дерягина и Н. А. Кротовой, силы взаимодействия в твердом теле не могут быть чисто химическими или чисто молекулярными. Объясняется это следующим образом: между образовавшимися поверхностями создается электрическое поле, как между обкладками конденсатора. Когда отрыв медленный, заряды успевают частично уйти с поверхности, и работа адгезии уменьшается. Особенно это свойственно неметаллическим КМ, которые имеют низкую электропроводность. Напряженность электрического поля при разрыве (отрыве) полимера может доходить до 108 В/м. При этом наблюдается холодная эмиссия электронов. Если быстро разматывать изоляционную ленту или фотопленку в темноте, то в отрыве видно свечение.
Для металлов скорость разрушения на величину прочности не влияет из-за их высокой электропроводности. Прочность неметаллических КМ зависит от скорости нагружения [8].
3.4 Межфазовые взаимодействия в км
Главным условием существования композиционных материалов является наличие двух и более взаимодействующих фаз разных материалов или одного материала в разных формах. Например, в угле- род-углеродных материалах и матрицей (непрерывной) наполнителем (в форме армирующих угольных волокон) является углерод. Характер взаимодействия на границах матрица - наполнитель и их совместимость бывают разными:
1. Термодинамическая совместимость - это способность матрицы и армирующего элемента находиться в состоянии метастабиль- ного равновесия неограниченное время при температуре получения и эксплуатации. Это означает отсутствие химических реакций, приводящих к разрушению системы.
2. Кинетическая совместимость означает нахождение компонентов в КМ в состоянии такого равновесия, при котором имеют место контролируемые адсорбция, диффузия и химические реакции. Другими словами, эти процессы должны быть медленными, чтобы за время образования КМ (спекание, полимеризация и т. п.) химические реакции между компонентами не завершились.
3. Механическая совместимость требует того, чтобы обеспечивалось соответствие упругих постоянных, коэффициентов термического расширения и показателей пластичности, которые позволили бы достичь максимально возможной прочности связи матрицы и армирующего элемента.
Проиллюстрируем это на следующих видах межфазного взаимодействия:
1) Композиционные материалы, у которых матрица и наполнитель взаимно нерастворимы и не образуют химических соединений, например Cu – W, Cu - А12O3; Mg - В; А1 - В/ВN, где В/ВN - бор, покрытый нитридом бора.
2) КМ, у которых наполнитель и матрица на границе образуют друг с другом твердые растворы и не образуют химических соединений и направленных эвтектик, например, Nb -W; Ni - С; Ni - W.
3) КМ, у которых компоненты на границе образуют химические соединения, например А1 - С; А1 - SiO2; Ti - А12O3; Ti - В; Ti - SiС.
Нужно отметить, что иногда вид межфазного взаимодействия определяется технологией. Возьмем пару Al - В: у них может быть и первый и третий случай.
а) КМ Al - В получают путем твердофазного спекания, здесь химическая реакция между А1 и В не успевает произойти. Это первый или, еще говорят, псевдопервый случай;
б) КМ Al - В получают методом пропитки плетеного каркаса из нитей бора жидким алюминием. Жидкий алюминий, как известно, очень активный, и здесь будет иметь место третий случай, т. е. с образование на границе химического соединения - борида алюминия.
Таким образом, между матрицей и наполнителем могут быть следующие типы связей: механическая, связь при смачивании и растворении, реакционная связь и объемно-реакционная. Названные типы связей для матрицы и волокна схематически представлены на рис. 9.
Механическая связь осуществляется за счет зацепления, сил трения, сил Ван-дер-Ваальса (молекулярных сил). КМ имеют обычно низкую прочность при поперечном растяжении и продольном сжатии, если наполнителем является волокно. Может быть спеченный каркас вместе с наполнителем, например псевдосплав Cu - W. Связь при смачивании и растворении реализуется благодаря силам поверхностного натяжения и сопровождается небольшим растворением компонентов. Реализуется этот тип связи при пропитке волоконного или спеченного пористого каркаса расплавленной матрицей или смолой в отсутствие химических реакций. Например, Cu - W, Nb - W, полимерные пластики. После полимеризации в пластиках обычно имеет место механическая связь.
Рис. 9. Схемы связей между нитью и матрицей:
М - матрица, Н - нить (наполнитель); а - механическая связь; б - связь при растворении и смачивании; в - реакционная связь; г - объемно-реакционная связь
Реакционная связь осуществляется при протекании химических реакций на границе раздела с образованием химических соединений, например, Ti - Cu и др.
Объемно-реакционная связь - это разновидность реакционной связи, когда объемная химическая реакция происходит в несколько стадий, одна из которых контролирует скорость образования связи (случай «г» на рис. 9). Например, в паре «титан, легированный алюминием, - бор» реакция осуществляется следующим образом: сначала твердый раствор алюминия в титане реагирует с бором с образованием сложного диборида ALBх, который затем реагирует с титаном и образует диборид титана TiBx и твердый раствор алюминия в титане.
Конечно, названный перечень не исчерпывает всех возможных связей, т. к. в КМ могут использоваться как различные сочетания матриц и наполнителей, так и разные технологические процессы образования композиционных материалов.
Почти во всех случаях имеют место и играют решающую роль диффузионные процессы, описываемые первым и вторым законами Фика.
- первый закон для одномерного случая,
- второй закон для одномерного случая с переменной концентрацией,
где IХ - поток; D - коэффициент диффузии; с - концентрация; t - время.