ВУЗ:
Составители:
4
Для тугоплавких соединений, составляющих основу керамических
конструкционных материалов, характерна низкая технологичность, то есть из них трудно
формовать заготовки деталей, спекать до высоких значений плотности, обрабатывать до
заданных размеров. Технологические трудности нарастают от оксидов к нитридам и
карбидам. Для улучшения формуемости используют различные воздействия, например,
как в дальнейшем подробно рассматриваемое ультразвуковое воздействие.
Керамики обладают высоким уровнем межатомной связи и применяются в качестве
конструкционных и функциональных материалов.
Конструкционными называют материалы, обеспечивающие целостность и
несущую способность конструкций тех или иных изделий. Для таких материалов
важными, как правило, являются физико-механические свойства: модули сдвига и
упругости, пределы прочности, относительные удлинения и другие. В качестве
конструкционных жаропрочных и коррозионно-стойких материалов применяют SiC,
Si
3
N
4
, ZrO
2
, ZrC, Al
2
O
3
, TiC, BeO, MgO, AlN, ZrB
2
и др.
Использование современных конструкционных материалов обычно ограничивается
тем, что увеличение прочности приводит к снижению пластичности. Данные по
нанокомпозитам показывают, что уменьшение структурных элементов и более глубокое
изучение физики деформационных процессов, которые определяют пластичность
наноструктурных материалов, могут привести к созданию новых типов материалов,
сочетающих высокую прочность и пластичность.
Анализ проведенных в последние годы отечественных и зарубежных исследований
свидетельствуют о высокой перспективности следующих основных типов
конструкционных наноматериалов: наноструктурных керамических и композиционных
изделий точной формы, создание наноструктурных твердых сплавов для производства
режущих инструментов с повышенной износостойкостью и ударной вязкостью,
разработка наноструктурных защитных термо- и коррозионно-стойкий покрытий,
формирование обладающих повышенной прочностью и низкой воспламеняемостью
полимерных композитов с наполнителями из наночастиц и нанотрубок.
В настоящее время известно несколько наиболее освоенных технологий
компактирования и консолидации наноструктурных конструкционных материалов,
которые будут рассмотрены далее.
В лабораторных исследованиях получены образцы изделий из нанофазной
керамики (плотности на уровне 0,98−0,99 от теоретического значения) на основе
оксидов алюминия и ряда переходных металлов. Экспериментально подтверждено, что
плотная наноструктурная керамика имеет повышенную пластичность при сравнительно
невысоких температурах. Увеличение пластичности при уменьшении размера частиц
вызвано сдвиговым перемещением нанокристаллических зерен относительно друг друга
при наложении нагрузки. При этом отсутствие нарушения межзеренной связи объясняется
эффективным диффузионным переносом атомов в приповерхностном слое частиц. В
перспективе повышенная пластичность означает возможность сверхпластичного
формования керамических композиционных изделий, что исключает необходимость
трудо- и энергозатратной финишной обработки материалов высокой твердости.
Основными характеристиками конструкционных материалов являются:
модуль Юнга, предел текучести, предел прочности, предел усталости, износостойкость,
вязкость разрушения (критический коэффициент интенсивности напряжений для острых
концентраторов и трещин). В отличии от модуля Юнга, который мало зависит от
структуры материала, все остальные характеристики структурочувствительны, т.е. могут
управляться посредством целенаправленного изменения структуры, в частности
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- …
- следующая ›
- последняя »
