Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Андреева Основы физикохимии комп.doc
Скачиваний:
184
Добавлен:
15.08.2019
Размер:
14.63 Mб
Скачать

8.5. Процессы адгезии, смачивания и

актуальные научные задачи получения стабильных композитов

Адгезия и смачивание - сложные комплексные явления, зависящие от многих параметров. Конечный результат развития адгезии - адгезионное соединение, характеризуется комплексом собственных парамет­ров, неаддитивно связанных с параметрами исходных компонентов. Возникновение даже относительно редкой сетки межфазных химиче­ских связей кардинально изменяет весь комплекс характеристик адгезионного соединения. В случае превышения энергией связи между адгезивом и субстратом энергии водородных связей, деформация адгезионных систем подчиняется закономерностям когезионного (внутрифазного) происхождения. В результате наблюдается своеобразный парадокс, ко­гда существующие теории адгезии и смачивания фактически сводятся к описанию образования систем с достаточно слабыми (ван-дер-ваальсовыми и водородными) связями, а на практике стремятся к гене­рированию максимально прочных (ковалентных и ионных) межфазных связей. Поэтому в настоящее время остаются актуальными такие науч­ные задачи, как

• расчет чувствительных к адгезионному взаимодействию парамет­ров по отдельным физическим характеристикам компонентов;

• оценка влияния этих параметров и условий образования адгезион­ных соединений на величины площади межфазного контакта и энергии межфазного взаимодействия с целью их оптимизации и установления кинетики процесса;

• определение прочности соединений в зависимости от природы адгезивов и субстратов;

• выбор оптимальных объектов, условий образования и конструк­ций адгезионных соединений, отвечающих эксплутационным характе­ристикам конкретных изделий.

Глава 9. Краткая характеристика и общие методы получения и обработки композитов на основе металлической матрицы

Основные виды композитов на основе металлической матрицы включают волокнистые, дисперсно-упрочненные, псевдосплавы, а так­же эвтектические. В качестве матриц для металлических композицион­ных материалов наиболее широко используются алюминий, магний, титан, никель,кобальт.

9.1. Примеры композитов на основе металлической матрицы

Армирование металлов высокопрочными и высокомодульными волокнами и дисперсными частицами позволяет улучшить комплекс их физико-механических характеристик: повысить предел прочности, пре­дел текучести, модуль упругости, предел выносливости, расширить температурный интервал эксплуатации.

Примеры металлических волокнистых композиционных материа­лов (МВКМ): Mg-B (волокна), Mg-C(волокна), Mg-стальные волокна,Ti- Мо(волокна), Ti -В; Ti -SiC; Ti - Be, Ni –Аl2O3 и др.

Дисперсно-упрочненные композиционные материалы (ДКМ) пред­ставляют собой матрицу из чистого металла или сплава, в котором рав­номерно распределены на заданном расстоянии одна от другой частицы упрочняющей фазы размером <0,1мкм. Объемная доля включений со­ставляет 0,1 - 15% . В качестве упрочняющей фазы применяют дис­персные частицы оксидов, карбидов, нитридов, боридов, и других туго­плавких соединений.

Физическая сущность дисперсного упрочнения заключается в том, что тонкодисперсные частицы препятствуют движению дислокации и стабилизируют структуру матрицы, что способствует повышению сопро­тивления высокотемпературной ползучести и жаропрочности материала.

Примеры ДКМ: А1 - частицы А2Оз; Ni - частицы (TiC, TaC, Th02);

Сг - частицы MgO; Мо - частицы (TiC, NbC, ZrC, HfC) и др.

Псевдосплавы - композиционные материалы, состоящие из двух или более металлоподобных фаз, не взаимодействующих или слабо взаимодействующих между собой. Псевдосплавы могут иметь матрич-

ную или каркасную структуру. Псевдосплавы с матричной структурой обычно отличаются от дисперсно-упрочненных композитов большим раз­мером упрочняющих включений (>10мкм) и большей их концентрацией.

Примеры псевдосплавов: Fe-Pb, Fe-Mg, W-Cu, W-Ag, Mo-Cu, Mo-Ag и др.

Эвтектические композиционные материалы (ЭКM) - сплавы эв­тектического или близкого к нему состава, в которых армирующей фа­зой служат ориентированные волокнистые или пластинчатые кристал­лы, образованные в процессе направленной кристаллизации. Поскольку структура в эвтектическом композиционном материале создается есте­ственным путем, а не в результате искусственного введения армирую­щей фазы в матрицу, эвтектический композит, в отличие от других ком­позиционных материалов, называется естественным.

Примеры ЭКМ: эвтектические композиты А1-А1зNi, А1-СuА12 и др.