Взаимодействие - матрица
Cтраница 3
Показано, что у молекул, изолированных в матрицах, наблюдается изменение числа, положения и формы спектральных пиков по сравнению со спектрами в газовой фазе. В то время как отсутствие в матричных спектрах поглощения полос, принадлежащих молекулам в возбужденном состоянии, легко объяснить, другие эффекты являются более сложными. Поэтому необходимо подробно рассмотреть, каким образом взаимодействие матрицы с замороженными в ней частицами может влиять на наблюдаемые спектры. Сначала обсудим случай двухатомной молекулы. [31]
Нейтральные частицы ( А12О3, ТЮ2, ZrO2 и др.) в растворах электролитов электрохимически индифферентны. При достаточной дисперсности, они экранируют матрицу при ее химическом разрушении. В том случае, когда имеются макровключения, поверхность взаимодействия матрицы резко возрастает, и экранирующее действие частиц практически исключается. [32]
 |
Микроструктура композита А16061 - бор, изготовленного диффузионной сваркой после отжига ( 817 К, 50ч. заметно прорастание борища алюминия через исходную пленку на поверхности раздела. [33] |
Другой процесс разрушения окисных пленок - сфероидизация. Тонким окис-ным пленкам присуща нестабильность, обусловленная высокой поверхностной энергией. Слишком высокие температуры или слишком продолжительные выдержки При температуре сварки приводят к потере непрерывности пленки из-за сфероидизации, что открывает возможность для взаимодействия матрицы с волокном. На рис. 8 в качестве примера приведена микроструктура композита, в котором исходная окисная пленка на поверхности раздела была разрушена в результате роста борида алюминия по обе стороны сфероидизированной окиси. [34]
Композиционные материалы являются гетерогенными системами которые состоят из нескольких фаз различной природы. Термодинамическая нестабильность большинства композиционных материалов приводит к межфазному взаимодействию компонентов как в процессе изготовления, так и в условиях эксплуатации. Некоторое взаимодействие на поверхностях раздела в композиционных материалах необходимо, так как через них осуществляется связь между составляющими композиции и передача напряжений. Однако интенсивное взаимодействие приводит к взаимному растворению компонентов, возникновению промежуточных фаз, которые во многих случаях образуют хрупкие зоны, ускоряющие появление трещин в волокне и оказывающие влияние на уровень механических свойств композиционного материала. Это вызывает необходимость детального изучения вопросов, связанных с взаимодействием матрицы и волокон при повышенных температурах. [35]
Применение метода порошковой металлургии оправдывается в том случае, когда матрица является однородной и обладает низкой реакционной способностью. Кроме того, указанный метод наиболее целесообразен для получения образцов простой формы и особенно удобен для проведения экспериментальных исследований. Температурный режим, применяемый в процессе уплотнения материала, должен выбираться с учетом контроля степени взаимодействия между матрицей и волокном. Уплотнение спеканием частично осуществлялось при сравнительно низкой температуре ( 815 С) перед тем, как произвести нагрев материала при 1100 С для окончательной консолидации композиции. На низкотемпературной стадии увеличивается плотность и уменьшается пористость, что ведет к снижению скорости поверхностной диффузии, а следовательно, к понижению скорости взаимодействия матрицы с волокном. Применение некоторых из указанных методов для контроля взаимодействия приводит к получению композиций, обнаруживающих высокую прочность при повышенных температурах. [36]
Судя по этим данным, наименьшая скорость реакции характерна для бора, далее следуют карбид кремния и окись алюминия. Легирование матрицы может увеличивать или уменьшать скорость реакции. Если волокно состоит из одного элемента ( бора), то количество образующегося продукта реакции, видимо, прямо пропорционально количеству прореагировавшего бора. Однако для волокон из соединений или волокон с покрытием эта зависимость не соблюдается. Небольшое количество элементов внедрения из соединений АЬОз или SiC переходит в матрицу и, растворяясь в ней, вызывает упрочнение и охрупчивание, и тем не менее скорость взаимодействия матрицы с такими волокнами выше, чем с борным волокном. Тресслер и Мур [46] отмечают, что в композите титан - окись алюминия допускается большая степень химического взаимодействия, чем в материалах титан - бор и титан - карбид кремния. [37]
Основная концепция линейной механики разрушения применима к композитам и другим материалам с адгезионными соединениями с известными оговорками. Поскольку концепция механики разрушения разработана применительно к гомогенным изотропным материалам, предполагается ее независимость от вида нагружения и характеристики трещины. В адгезионных соединениях и, в частности, в композитах параметры вязкости разрушения меняются в зависимости от направления нагрузки и армирующих волокон. Если трещинообразование происходит в основном в матрице, то считается, что достаточно знать вязкость ее разрушения для прогнозирования разрушения материала в целом. Однако свойства матрицы на границе с волокном, подложкой могут значительно отличаться от свойств в объеме. Степень взаимодействия матрицы с субстратом, а также структура композита отражаются на сопротивлении трещинообразо-ванию. [38]
 |
Влияние увеличения диаметра волокна на его остаточную прочность. 1 - волокно небольшого диаметра. 2 - волокно большого диаметра. [39] |
Ниобиевые спла - вы с более низкой плотностью, такие, как FS85, AS30 и В88 изготовляются в виде проволоки. Однако из-за более низкой плотности ниобия удельная прочность является более благоприятной. Наличие таких высокопрочных волокон позволяет создавать композиционные материалы с улучшенной прочностью. Ожидается дальнейшее повышение прочности проволоки. Размер волокна является другим переменным фактором, с помощью которого можно увеличить длительную прочность композиционного материала. Поскольку взаимодействие матрицы с волокном служит основной причиной снижения свойств и так как степень потери свойств для композиций, упрочненных тугоплавкой проволокой, связана с глубиной зоны взаимодействия в волокне, прочность композиции может быть повышена путем увеличения площади сердцевины волокна, где отсутствует взаимодействие. Как показано на рис. 11, глубина зоны взаимодействия по существу одинакова как для волокон меньшего диаметра, так и волокон большего диаметра. Однако процент площади, где отсутствует взаимодействие компонентов, значительно больше для волокна с большим диаметром. В то же время волокно с меньшим диаметром имеет более высокую длительную прочность по сравнению с волокном большего диаметра. Таким образом, оба эффекта должны уравновесить друг друга. Для кратковременной службы, при которой глубина зоны взаимодействия очень мала, использование волокон малого диаметра обусловливает повышенную прочность композиций; для более продолжительного времени, предпочтительнее использовать волокна большего диаметра. Специфические условия протекания процессов взаимодействия нитей - из вольфрама 218 указывают на то, что лучшие свойства для работы при 1090 С и выдержках 100 и 1000 ч обеспечиваются использованием волокон с диаметром 0 38 мм. При выборе волокон необходимо учитывать, что прочность зависит от их размера и толщины реакционной зоны. [40]
Страницы: 1 2 3