Композиты и наноструктуры                                                                                                                        Том     74

COMPOSITES and NANOSTRUCTURES_________________________________________________________ 2015

СОДЕРЖАНИЕ

С.Т. Милейко

СИНЕРГИЗМ В КОМПОЗИТАХ................................................................................................................................... 191

Известное определение композита, даваемое оксфордским словарём, - как неоднородной смеси соединённых между собой двух или более фаз, - не акцентирует внимание на одном из важнейших свойств композита, возникающим в результате должным образом констру­ирования композита. Более того, превалирующее положение в приложениях последних десятилетий лишь одного семейства композитов - углепластиков - заставило научную и технологическую общественность сфокусироваться на одном только примере синергизма в композитах, на трещиностойкости углепластиков- высокопрочных композитах благодаря высокой прочности волокна. Цель настоящей статьи - привлечь внимание исследователей к целому ряду синергетических эффектов, наблюдаемых как в композитах с пластичной металлической матрицей, так и в композитах с хрупкой матрицей. В частности, показано, что взаимное влияние волокна и матрицы в композите может существенно изменить свойства компонентов; учёт этих изменений позволяет оптимизировать как структуру компо­зита, так и технологию его получения. Армирование тугоплавкой матрицы волокнами должного хим. состава может на порядки уменьшить скорость окисления матрицы. Взаимодействие хрупких компонентов в композите определяет нечувствительность компози­тов типа хрупкое-хрупкое к дефектам (с. 191-206; ил. 14).

Р.А.Андриевский

НАНОМАТЕРИАЛЫ В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ...................................................................................... 207

В обзоре кратко анализируется состояние результатов недавних исследований консолидированных наноматериалов в экстремальных усло­виях, особенно под действием комбинированных воздействий типа коррозионного растрескивания под напряжением, совместного влияния облучения и нагрева и т.д. Особое внимание уделено характеристике наноструктур, способных сохранять свои свойства в экстремальных условиях. В этом отношении наиболее перспективными кажутся двойниковые и градиентные наноструктуры. Отмечены малоизученные проблемы (с. 207-215; ил. 6).

A.R.Bunsell, A.Thionnet

ПРОЦЕССЫ РАЗРУШЕНИЙ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ДОЛГОВРЕМЕННУЮ НАДЁЖНОСТЬ

КОНСТРУКЦИЙ, АРМИРОВАННЫХ УГЛЕВОЛОКНОМ..................................................................................... 216

Современные композиты используют в настоящее время во многих критически важных гражданских приложениях, для которых долговре­менная надёжность абсолютно необходима.

Методы испытаний, применяемые для более традиционных металлических конструкций, как сейчас ясно, не дают достаточно надёжных результатов, будучи применёнными к композитным конструкциям. Поэтому очевидна необходимость разработки новых методов, основанных на понимании процессов повреждения композитных элементов. Многоуровневое моделирование, учитывающее характеристики волокон, матрицы и границы раздела, к настоящему времени достаточно развито. Оно позволяет исследовать накопление повреждений на стадии их устойчивого роста и определить критическую величину повреждения, определяющую разрушение конструкции в заданных условиях нагру­жения. Эта информация позволяет определить количественно коэффициент безопасности на основе знания характеристик структуры компо­зита (с. 216-224; ил. 5).

Suresh Kumar, Rajesh Chandra, Anil Kumar, N. Eswara Prasad and L.M. Manocha

КОМПОЗИТЫ УГЛЕВОЛОКО - SiC ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В ДВИГАТЕЛЯХ....................................................... 225

Композиты с углеволокном в карбид-кремниевой матрице (C-SiC) являются идеальным материалом для снарядов с управляемым вектором тяги благодаря их высокой удельной прочности, сопротивлению эрозии и высокой температуре использования. Управление вектором тяги необходимо на начальной фазе запуска снаряда, когда аэродинамической силы недостаточно для нужного маневрирования. Среда, в которой работают направляющие лопатки в сопле, весьма агрессивна; при температурах до 2500оК потока со скоростями 3-4 М газ может нести твёрдые мелкие частицы оксида алюминия, вызывающие эрозию.

Для получения композитных лопаток разработан управляемый технологический процесс, основанный на инфильтрации расплава кремния. Лопатки были успешно испытаны в условиях работы совместно с твердотопливным ракетным двигателем. Настоящая статья описывает исследования, направленные на технологию получения лопаток (с. 225-230; ил. 4).

А.В.Игнатова, С.Б.Сапожников

ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТИ АРАМИДНОЙ ТКАНИ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОГЛОЩЕНИЕМ

ЭНЕРГИИ УДАРА В СЛОИСТЫХ КОМПОЗИТАХ................................................................................................. 231

Представлены экспериментальные результаты по влиянию поверхностной обработки арамидной ткани полимерными композициями, со­держащими наноалмазы и углеродные нанотрубки, на эффективность рассеяния кинетической энергии пули фрикционными эффектами. В первой части статьи представлены квазистатические испытания - вытягивание нити из арамидной ткани полотняного переплетения P110. Во второй части проведены баллистические испытания для определения влияния поверхностной обработки ткани на величину глубины вмятины в специальном пластилине. Для примера поверхностная обработка тканей с утяжелением до 6% позволяет увеличить фрикцион­ное взаимодействие между нитями в 4 раза и приводит к снижению прогиба тканевого пакета при локальном ударе примерно на 20%. Показано также, что обработка вязкими жидкостями, эффективная при квазистатическом вытягивании нитей, теряет свою эффективность при локальном ударе (с. 231-240; ил. 6).

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

ФОРМИРОВАНИЕ ФАЗОВОГО СОСТАВА И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЛИТЫХ

МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ЭКВИАТОМНЫХ СПЛАВОВ, СОДЕРЖАЩИХ M-ФАЗУ.................................. 241

Изучены 7 литых многокомпонентных (5-7 элементов из числа Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni) эквиатомных трехфазных сплавов, которые содержат поликомпонентные интерметаллидные m-фазы (включают m-образующие элементы Mo, W, Fe, Co) в сочетании с твердыми растворами замещения, которые имеют ОЦК и ГЦК кристаллические решетки. Все сплавы содержат вольфрам.

С учетом индивидуальных характеристик металлов, а также электронной концентрации Csd сплавов данного типа установлены закономер­ности и особенности формирования фазового состава и количественного соотношения фаз при кристаллизации и их влияние на механичес­кие свойства.

При кристаллизации расплава в первую очередь при температуре выше 2000 оС кристаллизуется ОЦК-твердый раствор замещения на основе вольфрама (~60 ат. %) и молибдена (~30 ат. %), который структурно представлен в виде дендритов. При температуре 1400-1500 оС образуется поликомпонентная т-фаза, которая включает все элементы химического шихтового состава; содержание элементов близко к эквиатомному. Она также структурно представлена в виде дендритов, которые непосредственно прилегают практически ко всем первичным дендритам ОЦК-фазы. Затем при температурах 1270-1360 оС кристаллизуется ГЦК-твердый раствор замещения на основе ГЦК-металлов (их суммарное содержание составляет ~70 ат. %). ГЦК-фаза располагается в промежутках между дендритами и кристаллами т-фазы, главным образом, в составе эвтектики, вторым компонентом которой является т-фаза. Максимальное количество т- и ОЦК-фаз в сплаве находится на уровне 50 масс. %, ГЦК-фазы - на уровне 65 масс. %.

С увеличением электронной концентрации от Csd = 7,40 до Csd = 8,00 эл/ат химического шихтового состава сплава количество т-фазы в нем снижается от 50 до ~10 масс. %; в пределах Csd = 7,60-8,00 эл/ат количество ГЦК- и ОЦК-фаз незначительно возрастает.

Оптимальное сочетание высокотемпературных прочностных и пластических характеристик сплавов достигается при количествен­ном соотношении т-, ОЦК- и ГЦК-фаз на уровне, соответственно, 40-45-15 масс. %. Приведенный модуль упругости при инденти- ровании E при комнатной температуре находится в пределах Er = 130-190 ГПа (с. 241-258; ил. 7).

© ИФТТ РАН «Композиты и наноструктуры». 2015