Даны физические обоснования значительного повышения прочности нанослоистых металлических композиционных материалов по сравнению с аддитивной прочностью компонент. С единых позиций рассмотрены основные технологические приемы формирования многослойных наноструктур в сплавах. Экспериментально показано, что использование в нанослоистых композитах стали и меди позволяет значительно повысить прочность проволоки и приблизиться к нижнему пределу теоретического значения <$Esigma> для сплавов железа.

Досліджено анізотропію меж міцності в ході розтягування <$E sigma sub B> і диференціальної термо-ЕРС <$E roman E sub T> в площині листа багатошарових композиційних матеріалів Cd - Zn і Cu - Zn. Розглянуто кореляцію між кутовими залежностями <$E sigma sub roman B> та <$E roman E sub T>. Показано, що вона визначається не кристалічною текстурою, а перш за все, анізотропним розподілом далекодіючих полів напруг дислокацій.

За допомогою високороздільної електронної мікроскопії досліджено евтектичну структуру сплаву олова (~ 48 % ат.) та індію (решта) чистоти відповідно 99,999 і 99,98 % за масою, одержаного спінінгуванням перегрітого до температури 623 K розплаву та після локального оплавлення. Встановлено, що субструктура металу фрагментована блоками когерентного розсіяння завбільшки 3 - 5 нм. Ці розміри сумірні з розмірами кластерних мікроугруповань, які спостерігаються безпосередньо (in situ) в розплавах In та Sn. Після короткочасного імпульсного нагріву розмір фрагментів збільшується до 30-50 нм.

Наведено дані, одержані за допомогою методу дифракційної просвічувальної електронної мікроскопії, які свідчать про наносмугасту будову покриття зі сплаву, що аморфізується. Кластерні фрагменти співпадають зі спостережуваними фрагментами в розплавах чистих металів. Виявлено нанофрагменти ікосаедричної форми. Обгрунтовано спадкову природу кластерної та наносмугастої будови покриття після його нанесення.

Досліджено процеси структурних змін у конденсаті Ag товщиною ~ 20 нм під час нагріву та плавлення безпосередньо в колоні електронного мікроскопа. Мікрофрагментарні процеси виникають за температур 523 - 573 K, коалесценція металу - за температури ~ 973 K. Після витримки за цієї ж температури спостережено утворення нової фази. Структурні фрагменти мікрокапель зберігають кристалічну будову до температури 1 273 K. Під час охолодження ГЦК-фаза повністю відновлюється.

Методами електронної трансмісійної мікроскопії, позитронної анігіляції (кутова кореляція анігіляційних фотонів) та комбінаційного розсіяння досліджено особливості кристалічної структури терморозширеного графіту (ТРГ). Показано, що в структурі ТРГ існують нанорозмірні протяжні формування з ефективними діаметрами 1 - 100 нм. Існування таких структур підтверджується розрахунками М. Ю. Корнілова із співавторами з оптимізації геометрії сполучених графенових шарів.

Досліджено наноструктуру алюмінію і сплавів на його основі (Al - Mg та Al - Si) після набризку та спінінгування. Характерним структурним типом фрагментування матеріалів є їх наношарувата будова. Обгрунтовано причини виникнення "венного" візерунку на поверхні руйнування швидкозагартованих стрічок.

Наведено дані комплексних структурних досліджень, що свідчать про наношарувату будову швидкозагартованих стрічок ГПУ-сплавів, успадковану з розплаву внаслідок його розшарування на поліфрагменти під час розтікання та надшвидкого охолодження. Встановлено, що в результаті відшарування та розривів окремих шарів утворюються окремі нанозгортки та "венні" рисунки на поверхні руйнування аморфних стрічок.

Досліджено електроопір композиційних матеріалів (KM), компонентами яких вибрано: полівінілхлоридний пластизоль (ПВХП) і фторопласт-3 марки В як матриці, термічно розширений графіт і порошок спектральночистого графіту - як електропровідний наповнювач. Виявлено, що для зразків KM на основі ПВХП за концентрації наповнювача, що перевищує поріг перколяції <$E theta ~>>~ theta sub C>0 >, питомий електроопір (<$E rho>) лінійно зменшується зі збільшенням температури, а за <$E T~>>~250> K - параболічно зростає. У результаті n термоциклів <$E rho> КМ незворотно збільшується до деякої, характерної для кожної композиції, величини. Концентрація наповнювача за одного й того ж типу полімерної матриці, а також кількість циклів n зміни температури не впливають на величину температурного коефіцієнта електроопору. Запропоновано модель процесів, що характеризують температурні зміни електроопору розглянутих систем, яка базується на особливостях міжгранульних контактів у КМ.

Проаналізовано вплив температури на структуру і термо-ЕРС композиційних матеріалів (KM), компонентами яких вибрано: полівінілхлоридний пластизоль (ПВХП) і фторопласт 3 марки В як матриці, а також термічно розширений графіт (ТРГ) і порошок спектрально-чистого графіту - як електропровідні наповнювачі. Виявлено, що для зразків KM ТРГ - ПВХП при концентрації наповнювача, що перевищує поріг перколяції, залежність абсолютної термо-ЕРС (<$E alpha sub T>) від температури Т - параболічна з максимумом в області Т = 220 - 300 К. Розглянуто причини, що впливають на особливості поведінки <$E alpha sub T> для досліджених систем.

Исследованы процессы диффузионного взаимодействия при отжиге в аргоне между двумя слоями покрытия, нанесенными способами плазменного напыления и электродуговой металлизации. Слой плазменного покрытия получен с помощью напыления композиционного порошка <$E roman {TiSi sub 2~cdot~Al sub 2 O sub 3~cdot~Ni~cdot~Cr sub 3 C sub 2}>, поверх него способом электродуговой металлизации нанесен слой из алюминиевого сплава. Структура покрытия после отжига при 700 <$E symbol Р>C в течение 1,5 ч характеризуется отсутствием сквозной пористости, а также повышенной когезионной прочностью, что способствует повышению его стойкости против газоабразивного изнашивания при 600 <$E symbol Р>C более чем в 3 раза.

Розглянуто результати дослідження впливу наноструктурного стану на неадитивність властивостей шаруватих композиційних матеріалів: Ni - Ag, Cd - Zn, Al - Cu, Cu - Zn, криця 45 - Cu. Виконано стислий огляд основних методів одержання нанопорошків, компактованих і шаруватих нанокомпозиційних матеріалів. Обговорено структурні особливості розглянутих матеріалів, неадитивність їх фізико-механічних і електрофізичних характеристик.

Одержано магнеточутливий носій лікарських засобів на основі магнетиту з поліакриламідним шаром, нанесеним полімеризацією акриламіду в плазмі НВЧ-розряду, та вивчено його властивості. Створено модель магнетокерованого лікарського препарату цитостатичної дії, що містить цис-платину.

Досліджено процеси перетворення в структурі нанокристалічного магнетиту при нагріванні в інтервалі температур 20 - 1000 <$E symbol Р>C і визначено магнітні характеристики одержаних порошків. За допомогою методів ДТА, термогравіметрії, рентгенофазового аналізу показано, що нагрівання недиспергованого і додатково диспергованого магнетиту при <$E T~symbol У~400~symbol Р>С призводить до суттєвих змін в його структурі (руйнування кристалічної гратки, окиснення) і перетворення в <$E alpha - roman {Fe sub 2 O} sub 3>. Обробка магнетиту в ультразвуковому диспергаторі протягом 10 хв не впливає на вигляд дифрактограм, проте призводить до деякої зміни високотемпературних перетворень у магнетиті та зниження його магнітних характеристик.

Досліджено температурні залежності термо-ЕРС (ET) та питомого електричного опору (<$E rho>) шаруватого нанокомпозитного матеріалу (НКМ) Fe - Ag з різним співвідношенням товщин шарів компонентів (ТШК). Показано, що залежності ET та <$E rho> від температури подібні до аналогічних для Fe. Запропоновано формулу, яка адекватно описує ET(Т) у області температур, де переважає фононний процес розсіяння. Встановлено, що зміни глибини та положення мінімуму на кривих ET(Т) визначаються співвідношенням ТШК у шаруватому НКМ. Проаналізовано вплив дефектної структури на досліджені властивості НКМ.

Розглянуто характеристики міцності у процесі розтягування нових нанокомпозиційних матеріалів (НКМ) алюміній - вуглець. За допомогою методу внутрішнього тертя оцінено вплив товщини шарів НКМ, типу вуглецевого компонента (термічно розширений графіт, вуглецеві багатостінні нанотрубки) та його концентрації на рухливість дефектів кристалічної структури та міцність зразків НКМ.

Обгрунтовано механізми та закономірності формування наношаруватості для композиційних матеріалів (КМ) з металевими компонентами, що мають різну розчинність, пластичність та об'ємний вміст у композиціях. Розкрито фізичну природу неадитивності характеристик наношаруватих КМ відносно відповідних характеристик компонент. Запропоновано емпіричні формули для розрахунків температурних залежностей диференційної термо - ЕРС КМ Fe - Ag. Показано, що для КМ з феромагнітними компонентами особливості зазначених залежностей в області температур, що передують точці Кюрі, обумовлені спонтанною намагніченістю зразків. Досліджено процеси перколяції в наношаруватих системах, що містять вуглець, визначено умови утворення в них нескінченних кластерів. Для нанорозмірних КМ на базі полімерних матриць встановлено універсальний характер перколяційної поведінки відносно електричних і механічних концентраційних залежностей. Виведено емпіричні формули, розрахунки за якими дозволяють з відносною похибкою, яка не перевищує 8 %, прогнозувати зазначену поведінку. Виявлено вплив нанорозмірності та домішок на телопровідність алмазних структур. Обгрунтовано новий механізм впливу домішок на теплопровідність. З використанням прямих (in situ) методів досліджено процеси структуроутворення перегрітих розплавів металів та сплавів. У разі їх твердіння за умов плину виявлено спадковість нанофрагментної структури розплавів у злитках, стрічках і покриттях.

  Скачати повний текст

Індекс рубрикатора НБУВ: В371.236,022 + К391.91

Рубрики:

Виробництво композитних металокерамічних матеріалів і виробів

Шифр НБУВ: РА343870 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Наведено результати експериментальних і теоретичних досліджень структури, атомарних і електронних властивостей металічних розплавів. Запропоновано статистичні методи опису структурних характеристик іонно-електронних рідин, розкрито основи феноменологічної термодинаміки у застосуванні до іонно-електронних рідин. Висвітлено теоретичні основи розрахунку повної внутрішньої енергії даних рідин на підставі методу псевдопотенціалу. Подано теорію гомо- та гетерогенної нуклеації бінарних і багатокомпонентних систем. Проаналізовано масову, розмірну, температурну залежність коефіцієнтів дифузії, а також вплив наявних у розплавах домішок кисню й азоту на дифузійні процеси.

Приведены результаты экспериментальных и теоретических исследований структуры, атомарных и электронных свойств металлических расплавов. Предложены статистические методы описания структурных характеристик ионно-электронных жидкостей, раскрыты основы феноменологической термодинамики применительно к ионно-электронным жидкостям. Освещены теоретические основы расчета полной внутренней энергии данных жидкостей на основе метода псевдопотенциала. Внимание уделено теории гомо- и гетерогенной нуклеации бинарных и многокомпонентных систем. Проанализированы массовая, размерная, температурная зависимость коэффициентов диффузии, а также влияние имеющихся в расплавах добавок кислорода и азота на диффузионные процессы.

Представлены результаты анализа влияния композиционных плазменных покрытий на основе сложных многокомпонентных смесей, включающих порошки с наноразмерными составляющими, на параметры амплитудной зависимости внутреннего трения. Установлены механизмы влияния фазового состава и микроструктуры полученных материалов на параметры внутреннего трения.

Розглянуто зміни морфології частинок порошків термічно розширеного графіту та фторопласту 3 при їх змішуванні та пресуванні утворених з них композиційних сумішей. Проаналізовано вплив розглянутих змін на електроопір сумішей і його анізотропію в напрямках вздовж та впоперек напрямку пресування. Показано, що метод електроопору дає змогу аналізувати поведінку електропровідних кластерів в композиціях, подібних розглянутій, та оптимізувати процеси їх формування.