Композиты и наноструктуры                                                                              Том 7№ 2

COMPOSITES and NANOSTRUCTURES___________________________________ 2015

СОДЕРЖАНИЕ

Гордеев С.К, Ежов А.Ю., Каримбаев Т.Д., Корчагина С.Б., Мезенцев М.А.

ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЕННЫЕ КОМПОЗИЦИИ АЛМАЗ - КАРБИД КРЕМНИЯ - НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ДЛЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ......................................................................................................................................... 61

Описан процесс получения дисперсно-упрочненного композиционного материала (ДУКМ) алмаз - карбид кремния, представ­ляющего собой новую группу сверхтвердых композиционных материалов. Особенностью технологии, отличающейся от полу­чения известных сверхтвердых материалов (алмаз, кубический нитрид бора), является возможность создания изделий сложных форм и больших размеров. Эта особенность позволяет рассматривать ДУКМ алмаз/SiC, как особый вид инженерной керами­ки, сочетающий в себе уникальные свойства по износостойкости, жесткости, теплопроводности, температурному расширению (с. 1-13; ил. 8).

С.А.Фирстов, В.Ф.Горбань, Н.А.Крапивка, Э.П.Печковский, М.В.Карпец

СВЯЗЬ СООТНОШЕНИЯ о-ФАЗЫ И ГЦК-ФАЗЫ С ЭЛЕКТРОННОЙ КОНЦЕНТРАЦИЕЙ

ЛИТЫХ ДВУХФАЗНЫХ ВЫСОКОЭНТРОПИЙНЫХ СПЛАВОВ....................................................................... 72

Изучены одиннадцать многокомпонентных двухфазных высокоэнтропийных сплавов (ВЭС) преимущественно эквиатомного состава, включающих 5-7 элементов из числа V, Cr, Mo, Mn, Fe, Co, Ni, Cu (энтропия смешивания - 8смеш=13.4-16.2 Дж/мольК), и содержащих интерметаллидную поликомпонентную о-фазу и ГЦК-твердый раствор замещения в количестве от 0 до 100 масс. %. Электронная концентрация С8(! сплавов находится в пределах 6.9 - 8.2 эл/ат; при этом ее величина рассчитывается как среднеарифметическое валентных электронов всех элементов его химического шихтового состава.

Для изученных ВЭСов данного типа установлены закономерности связи между тремя характеристиками: химическим составом сплава, его расчетной величиной электронной концентрации Csd и экспериментально определенным количественным соотношением о-фазы и ГЦК-фазы. Установлено, что величина электронной концентрации Сsd ВЭСов данного типа отражает не только их химический и фазовый состав, но также и количественное соотношение о-фазы и ГЦК-фазы в них. С использованием электронной концентрации индивидуальных элементов и термодинамических характеристик о-образующих пар в сплавах предложено физическое обоснование их влияния на изменение количества о-фазы и ГЦК-фазы в изученных ВЭСах данного типа.

Показано влияние количества о-фазы в изученных ВЭСах и индивидуальных элементов в них на твердость, модуль упругости и упругую деформацию, определенных методом инструментального автоматического индентирования (с. 72-84; ил. 3).

И.С.Деев, П.А.Белов, Л.П.Кобец

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ НЕКЛАССИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ КАК ФУНДАМЕНТ «ТЕОРИИ ТОРСИОНОВ»

В МЕХАНИКЕ РАЗРУШЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ........................................................................ 85

Изложены обобщенные результаты фрактографических исследований новой «торсионной» моды разрушения полимерных матриц, харак­терным признаком которой является фрагментация и выделение из массива материала локальных областей («торсионов») различной формы в нагруженных полимерах и полимерных композиционных материалах на их основе. Установлено, что «торсионная» мода разруше­ния в разных условиях нагружения универсальна и характерна для полимерных композитов с различными волокнами (углеродными, стеклянными, органическими и др.), наномодифицированных полимеров, не зависит от типа волокна и наблюдается на мезо- и микроуров­нях. Выбраны и предложены к обсуждению наиболее яркие неклассические эффекты, которые можно формализовать и в дальнейшем построить на их основе «теорию торсионов». Обнаружено, что для каждой моды трещин существуют две подмоды, при которых берега трещины могут быть как шероховатыми, так и зеркально-гладкими. Показано существование целых (не разрушенных) торсионов с сохранением их внутренней структуры, наличие спиралевидной, цилиндрической, конической и других форм торсионов в зависимости от граничных условий на их торцах. Полученные данные представляют собой многообразный и интересный материал для построения математических моделей как образования самих торсионов, так и механики разрушения полимерных композитов в целом (с. 85-96; ил. 9).

С. Зарубин, Г.Н. Кувыркин, И.Ю. Савельева

УПРУГИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПОЗИТА С ПЛАСТИНЧАТЫМИ АНИЗОТРОПНЫМИ ВКЛЮЧЕНИЯМИ........................................................................................................................................................... 97

С использованием вариационного подхода для композита с анизотропными включениями пластинчатой формы установлены двусто­ронние границы возможных значений объемного модуля упругости и модуля сдвига. Построена математическая модель, описываю­щая взаимодействие включений и частиц матрицы с изотропной линейно упругой средой, модули упругости которой подлежат определению как искомые характеристики рассматриваемого композита. С использованием этой модели методом самосогласования получены расчетные зависимости, позволяющие прогнозировать упругие свойства композитов, армированных анизотропными пластинчатыми включениями (в том числе в виде наноструктурных элементов) (с. 97-108; ил. 4).

М.Никулин, А.А.Ташкинов, В.Е.Шавшуков, А.В.Рожков

ВЛИЯНИЕ МОДИФИКАЦИИ КАРКАСОВ ИЗ УГЛЕРОДНОЙ ТКАНИ С ПОМОЩЬЮ МУНТ НА СТАДИЮ НАСЫЩЕНИЯ ПИРОУГЛЕРОДОМ В ПРОЦЕССЕ ПОЛУЧЕНИЯУ ГЛЕРОД-УГЛЕРОДНОГО

КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА................................................................................................................... 109

Рассмотрен способ получения наномодифицированного углерод-углеродного композиционного материала из углеволокнистой преформы и пиролитического углерода, осаждаемого изотермическим методом, в котором каталитические частицы формировались на поверхности углеродных волокон термическим разложением составов на основе солей каталитически активных металлов и восстановителей, а наномо­дификация угле-волокнистой преформы проводилась синтезом многослойных углеродных нанотрубок методом газофазного химического осаждения. На полученных материалах были определены плотность и открытая пористость. По результатам исследований были выявлены зависимости влияния углеродных нанотрубок и катализаторов на процесс изотермического насыщения пироуглеродом (с. 109-114; ил. 1).

Н.А.Попова, А.И.Драчев, Г.В.Степанов, Р.А.Садыков

ГРАФЕНОВЫЕ МИКРОТРУБКИ, СИНТЕЗИРОВАННЫЕ ИЗ ПОЛИМЕРНОГО ПРЕКУРСОРА

ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛА .......................................................................................................................................  115

Однослойные графеновые трубки диаметром 0.5-3 мкм, длиной более 1000 мкм были синтезированы в результате термостабилиза­ции и последующей карбонизации мелкодисперсного порошка полиакрилонитрила. Строение и размеры трубок исследованы мето­дом сканирующей электронной микроскопии, двумерная графеновая структура стенок трубок подтверждена методом рентгено­вской дифракции. (с. 115-120; ил. 7).

 

© ИФТТ РАН «Композиты и наноструктуры». 2015