6.1.3. Влияние легирующих добавок на стабильность волокнистого композита
Влияние легирования матричного металла на скорость растворения однокомпонентных волокон можно оценить с помощью коэффициента влияния легирующих добавок:
(6.1)
где - параметры взаимодействия регулярных бинар-
ных растворов (соответственно, волокно - легирующая добавка, волокно - основной матричный металл, легирующая добавка - основной матричный металл); R - универсальная газовая постоянная.
Предполагается, что взаимодействие матрицы и волокон происходит путем диффузионного растворения волокон в матрице без образования интерметаллических соединений и образующиеся сплавы подчиняются законам регулярных растворов. Величины параметров взаимодействия могут быть либо взяты из экспериментальных данных, либо вычислены по диаграммам состояния.
Если , то вводимая легирующая добавка способствует уменьшению скорости растворения однокомпонентных волокон в матрице, а если , то легирующая добавка интенсифицирует процесс межфазного взаимодействия, уменьшая высокотемпературную стабильность композита. Чем больше абсолютная величина , тем сильнее влияние легирующей добавки на межфазное взаимодействие. Для разбавленных растворов
(6.2)
где - соответственно относительные парциальные энтальпии растворения вещества волокна в легирующем металле, вещества волокна в основном матричном металле и легирующего элемента в основном матричном металле
Например, результаты расчетов показывают что повышению термической стабильности композита никель-вольфрам (волокно) должно способствовать легирование Ni элементами IV периода, стоящими левее Ni в таблице Менделеева (Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co), а также элементами V и VI периодов, стоящими левее W (Zr, Hi, Nb, Та). Твердые растворы на основе никеля с переходными металлами V и VI периодов, расположенными правее W (Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir, Pt) должны образовывать с вольфрамовыми волокнами менее стабильные композиты, чем композиты с матрицей из чистого никеля.
Таким образом, на основе термодинамического метода можно определить устойчивость композиции волокно - матрица и оценить влияние легирующих добавок на межфазное взаимодействие и устойчивость композита.
- 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.