3.3. Влияние на фазовые переходы внешних полей и размеров компонентов композита

Наряду с рассмотренными, нужно учитывать и другие виды фазо­вых переходов, например, в магнитных и электрических полях. Как по­казывают исследования, при низких температурах (<100К) фазовые пе­реходы в магнитном поле указывают на относительный характер разде­ления веществ на металлы, полупроводники и диэлектрики. В магнит­ном поле одно и то же вещество может быть и диэлектриком, и полу­проводником, и металлом, что особенно важно при разработке новых композитов для решения задач современной микроэлектроники.

Следует отметить, что на фазовые переходы влияют и размеры компонентов композита. Для слоевых композитов с субмикронной тол­щиной слоев за счет действия сил поверхностного натяжения могут стать стабильными эпитаксиальные фазы, которые отсутствуют на объ­емных фазовых диаграммах.

Фазовые превращения нужно учитывать при эксплуатации изде­лий из любых материалов, тем более из композитов - сложных соеди­нений, работающих в экстремальных условиях, где обычные материалы не могут быть применены, например, жаропрочные стали не могут быть использованы при Т>700°С, предельные рабочие температуры сплавов на основе никеля не превышают 1000°С. Для требований современной техники указанные параметры уже недостаточны. Тугоплавкие металлы (W, Mo, Nb и др.) и сплавы на их основе, обладая высокими температу­рами плавления, имеют низкую окалиностойкость и требуют создания

защитных покрытий, способных противостоять воздействиям агрессив­ных сред при повышенных температурах. Тугоплавкие соединения типа карбидов, боридов, нитридов и т.п., а также керамические материалы, отличаясь хорошей жаростойкостью, имеют низкие показатели ударной вязкости и прочности на растяжение. Устранить указанные недостатки и разрыв между требованиями современной техники и рабочими парамет­рами известных материалов и сплавов можно путем создания и приме­нения новых композиционных систем, например, при выборе исходных компонентов кермета (современного композита, содержащего металлы или сплавы и один или несколько видов керамики) руководствуются принципами их химического, физического и технологического согласо­вания. Химическое согласование предполагает отсутствие химического взаимодействия между керамической и металлической составляющими;

физическое - отсутствие взаимного растворения при нагреве и необхо­димое сочетание свойств компонентов (коэффициент теплового расшире­ния, модуль упругости и др.); технологическое согласование - близость температур спекания керамической и металлической составляющих и др.

Все эти параметры определяются на основе анализа фазовых диа­грамм и возможных фазовых переходов в системе.

Глава 4. Физико-химические свойства основных компонентов композитов

Хотя в композитах используют самые разнообразные материалы как неорганического, так и органического происхождения, все же сле­дует выделить среди них основные типы материалов, такие как метал­лы, полимеры и керамики. Рассмотрим более подробно их физико-химические свойства. Наряду с ними кратко охарактеризуем свойства полупроводников, стекол, жидких кристаллов, достаточно часто входя­щих в состав современных композитов.