- •Предисловие
- •Введение
- •Глава 1. Классификация и критерии конструирования композиционных материалов
- •1.1. Что такое композит?
- •1.2. Классификация композиционных материалов
- •1.3. Критерии конструирования композита
- •1.4. Свойства некоторых современных композиционных материалов
- •Глава 2. Периодическая таблица Менделеева. Электронное строение элементов, типы связей и свойства веществ
- •2.1. Периодический закон д.И. Менделеева и свойства элементов
- •2.2. Электронная структура и типы связей элементов и соединений
- •Глава 3. Фазовые переходы и их влияние на структуру и свойства материалов
- •3.1. Основные виды фазовых диаграмм двухкомпонентных систем
- •3.2. Фазовые превращения металлических структур
- •3.2.1. Полиморфные превращения
- •3.2.2. Условия образования и виды твердых растворов
- •3.3. Влияние на фазовые переходы внешних полей и размеров компонентов композита
- •Глава 4. Физико-химические свойства основных компонентов композитов
- •4.1. Металлы
- •4.2. Полупроводники
- •4.3. Полимеры
- •4.4. Жидкие кристаллы
- •4.5. Стекла
- •4.6. Керамики
- •4.7. Основные группы композиционных материалов
- •Глава 5. Термодинамика композиционных систем с границами раздела
- •5.1. Предмет термодинамики. Основные законы классической термодинамики и термодинамические функции состояния системы
- •5.2. Термодинамика систем с поверхностями раздела
- •5.2.1.Обобщенное уравнение термодинамики для систем с поверхностями раздела
- •5.2.2. Термодинамические функции для систем с межфазными границами раздела
- •5.2.3. Условие равновесия на фазовой границе с ненулевой кривизной. Формула Лапласа
- •5.2.4. Поверхностное натяжение и специальные границы
- •5.3. Пути развития термодинамики: от равновесной к неравновесной нелинейной
- •Глава 6. Межфазное взаимодействие, совместимость компонентов, стабильность границы и прочность композита
- •6.1. Совместимость компонентов композита
- •6.1.1. Химическая совместимость компонентов
- •6.1.2. Основные термодинамические представления о совместимости материалов
- •6.1.3. Влияние легирующих добавок на стабильность волокнистого композита
- •6.2. Классификация композитов на основе межфазного взаимодействия
- •6.3. Типы связей и стабильность границы раздела композита
- •6.3.1. Типы связей на границе раздела между компонентами композита
- •6.3.2. Термическая и механическая стабильность поверхности раздела композита
- •6.3.3. Прочность границы и характер разрушения композита
- •Глава 7. Физические свойства композитов. Упругие и прочностные свойства
- •7.1. Общее определение физических свойств композита. Х-y-эффект
- •7.2. Упругие свойства композиционных материалов
- •7.2.1. Упругие свойства композита, армированного непрерывными волокнами
- •7.2.2. Упругие свойства порошковых композитов
- •7.3. Прочность композиционных материалов
- •7.3.1. Прочность композита, армированного непрерывными волокнами
- •Влияние ориентации волокон на разрушение композита.
- •7.3.2. Прочность при растяжении композита, армированного дискретными волокнами.
- •7.3.3. Вязкость разрушения композита
- •Глава 8. Адгезия и смачивание в композитах
- •8.1. Основные определения
- •8.2. Формирование межфазного контакта. Уравнения Дюпре и Юнга
- •8.3. Адгезия композиционных материалов
- •8.3.1. Взаимодействие контактирующих поверхностей при адгезии и прочность соединений
- •8.3.2. Адгезионная прочность на поверхности раздела и механические свойства композитов
- •8.4. Смачивание композиционных материалов
- •8.4.1. Смачивание и его роль в технологии и природе
- •8.4.2. Основные условия смачивания в равновесных и неравновесных системах
- •8.4.3. Смачивание различных типов материалов
- •Система жидкий металл - тугоплавкое соединение.
- •8.5. Процессы адгезии, смачивания и
- •Глава 9. Краткая характеристика и общие методы получения и обработки композитов на основе металлической матрицы
- •9.1. Примеры композитов на основе металлической матрицы
- •9.2. Общая характеристика методов получения композитов с металлической матрицей
- •9.2.1. Классификация методов получения и обработки композитов с металлической матрицей
- •9.2.2. Жидкофазные методы
- •9.2.3. Методы осаждения - напыления
- •9.3. Технологические процессы получения и обработки металлических композиционных материалов
- •9.3.1. Обработка давлением
- •9.3.2. Процессы порошковой металлургии
- •9. 4. Методы получения дисперсно-упрочненных композитов
- •9.5. Методы получения псевдосплавов
- •9.6. Методы получения эвтектических композиционных материалов
- •9.7. Низкотемпературные методы изготовления композитов с металлической матрицей
- •Глава 10. Основные виды композитов на основе металлической матрицы. Свойства, методы получения и области применения
- •10.1. Металлические волокнистые композиционные материалы
- •10.1.1. Свойства и методы получения мвкм на основе алюминия
- •10.1.2. Свойства и методы получения мвкм на основе магния
- •10.1.3. Свойства и методы получения мвкм на основе титана
- •10.1.4. Свойства и методы получения мвкм на основе никеля и кобальта
- •10.1.5. Области применения мвкм
- •10.2. Дисперсно-упрочненные композиционные материалы
- •10.2.1 Свойства и методы получения дкм на основе алюминия
- •10.2.2. Свойства и методы получения дкм на основе никеля
- •10.2.3. Свойства и методы получения дкм на основе хрома
- •10.2.4. Свойства и методы получения дкм на основе молибдена
- •10.2.5. Свойства и методы получения дкм на основе вольфрама
- •10.2. 6. Свойства и методы получения дкм на основе серебра
- •10.3. Псевдосплавы
- •10.3.1. Свойства и методы получения псевдосплавов на основе железа
- •10.3.2. Свойства и методы получения псевдосплавов на основе вольфрама и молибдена
- •10.3.3. Свойства и методы получения псевдосплавов на основе никеля
- •10.3.4. Свойства и методы получения псевдосплавов на основе титана
- •10.3.5. Области применения псевдосплавов
- •10.4. Эвтектические композиционные материалы
- •Глава 11. Композиты на основе полимерной матрицы. Свойства, методы получения и области применения
- •11.1. Состав и основные свойства полимерных композитов
- •11.1.1. Армирующие волокна для пкм
- •11.1.2. Матрицы для пкм
- •11.1.3. Наногибридные полимер-неорганические композиты
- •11.1.4. Поверхность раздела фаз в пкм
- •11.2. Методы получения полимерных композитов
- •11.2.1. Метод изготовления слоистыл и намотанных пкм
- •11.2.2. Золь-гель-методы получения наногибридных полимер-неорганических композитов
- •11.4. Дендримеры - новый вид полимеров и композиты на их основе
- •Глава 12. Жидкокристаллические композиты. Свойства, методы получения и области применения
- •12.1. Основные свойства жидких кристаллов
- •12.2. Методы получения жидкокристаллических композитов
- •12.3. Области применения жкк
- •Глава 13. Керамические и углерод-углеродные композиционные материалы. Основные свойства, методы получения и области применения
- •13.1. Керамические композиционные материалы
- •13.1.1. Основные свойства ккм
- •6 Армирование волокнами; в - «затупление» трещины на большой площади
- •13.1.2. Методы получения и области применения ккм
- •13.2. Углерод - углеродные композиционные материалы
- •13.2.1. Основные свойства уукм
- •13.2.2. Методы получения и области применения уукм
- •Глава 14. Синергетика процессов создания композитов. Новые виды материалов и технологий: нано- и биоковмпозиты
- •Послесловие
- •Задачи и упражнения
- •Литература основная
- •Литература дополнительная
- •Содержание
- •Глава 1 Классификация и критерии конструирования
- •Глава 2. Периодическая таблица Менделеева. Электронная
- •Глава 3. Фазовые переходы и их влияние на структуру
- •Глава 4. Физико-химические свойства основных компонентов
- •Глава 5. Термодинамика композиционных систем
- •Глава 6. Межфазное взаимодействие, совместимость компонентов, Стабильность границы и прочность композита................................68
- •Глава 7. Физические свойства композитов. Упругие
- •Глава 8. Адгезия и смачивание в композитах.........................................90
- •Глава 9. Краткая характеристики и общие методы получения и обработки композитов на основе металлической матрицы............................105
- •Глава 10. Основные виды композитов на основе м еталличгеской матрицы. Свойства, методы получения и области применения........................ .......... .............114
- •Глава 11. Композиты на основе полимерной матрицы. Свойства,
- •Глава 12. Жидкокрис галлические композиты. Свойства,
- •Глава 14. Синергетика процессов создания композитов.
9.2.3. Методы осаждения - напыления
Это газофазные, химические и электрохимические процессы получения армированных металлических композитов. Главной технологической операцией процессов осаждения-напыления является нанесение на арматуру покрытий из матричного металла, который, заполняя пространство между армирующими элементами, образует матрицу композита.
Преимуществами осаждения-напыления являются: отсутствие разупрочнения армирующих элементов (волокон, частиц и др.), не подвергающихся действию высоких температур, или значительных механических напряжений при совмещении армирующих элементов и матрицы; предотвращение непосредственного контакта армирующих элементов друг с другом, возможность формирования полуфабрикатов и изделий сложной конфигурации.
Главным недостатком процессов осаждения-напыления является трудность использования в качестве матриц сложнолегированных сплавов.
В практике производства композитов на основе металлической матрицы наиболее широкое применение получило плазменное напыление, при котором используют контролируемую дугу между двумя электродами, ионизирующую вдуваемый газ (аргон, гелий, азот, водород и их смеси). Напыляемый материал подается в плазменную горелку в виде проволоки или порошка.
9.3. Технологические процессы получения и обработки металлических композиционных материалов
При получении металлических композитов используются преимущественно следующие технологические процессы: обработка давлением, процессы порошковой металлургии, процессы пропитки и направленной кристаллизации, процессы осаждения - напыления.
9.3.1. Обработка давлением
В результате этого процесса можно получать металлические композиты с матрицей из деформируемых металлов и сплавов, как компактной (листы, слои, фольги, прутки, трубы, проволока), так и пористой (слои, полученные методом осаждения-напыления) формы. В качестве арматуры используют как пластичные, так и хрупкие волокна. Главным преимуществом получения МВКМ обработкой давлением является отсутствие вредного взаимодействия между волокнами и матрицей при ограниченном времени их контакта, а главным недостатком -возможность повреждения волокон, особенно хрупких или малопластичных, вследствие высоких напряжений, возникающих при больших пластических деформациях. Режимы процесса уплотнения МВКМ, например, температура, давление, степень и направление деформации, количество проходов должны быть выбраны так, чтобы совместная пластическая деформация компонентов композита не приводила к разрушению арматуры, а на границе волокно - матрица возникала прочная связь.
При использовании волокон или проволоки со значительным запасом пластичности применимы практически все методы уплотнения:
прокатка, импульсное прессование с помощью взрыва или ударной нагрузки, гидроэкструзия и др. В случае армирования металлов хрупкими или малопластичными волокнами чаще всего применяют процессы, при которых степень пластической деформации невысока, например, диффузионную сварку или прокатку с малыми единичными обжатиями.