Сверхвысокотемпературные композиционные материалы, Костиков В.И., Вареннов А.Н., 2003

Сверхвысокотемпературные композиционные материалы, Костиков В.И., Вареннов А.Н., 2003.

   Изложены современные представления о строении, свойствах и технологиях сверхвысокотемпературных композиционных материалов. Рассмотрены процессы производства высокопрочных армирующих материалов СВТКМ. Описана топология поверхности и физические свойства высокомодульных волокон тугоплавких соединений, дана их классификация, основанная на структурном состоянии волокнистых упрочнителей. Приведены результаты экспериментальных исследований процессов взаимодействия волокнистых армирующих сред и матричных тугоплавких металлов (сплавов) с кислородсодержащими газовыми средами, описаны методы повышения жаростойкости СВТКМ. Много внимания уделено свойствам и производству высокотемпературных высокопористых материалов, технологии получения композиционных материалов на основе тугоплавких соединений и микросфер.
Предназначена для научных работников и специалистов отраслей, занимающихся разработкой новых перспективных конструкционных материалов и их технологий. Может быть полезна студентам и аспирантам, обучающимся по специальности «Композиционные и порошковые материалы, покрытия».




ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.
В широком смысле понятие «композиционный материал» включает в себя любой материал с гетерогенной структурой (состоящей из двух и более фаз), что позволяет отнести к числу композиционных большинство применяемых в технике материалов.

Композиционные материалы (КМ) имеют ориентированную структуру, по структурным признакам они могут быть разделены на две основные группы: волокнистые и слоистые; дисперсноупрочненные (ДУ) и материалы с покрытиями.

Волокнистые композиты состоят из матрицы, содержащей упрочняющие одномерные элементы в форме волокон (проволоки), нитевидных кристаллов и др. Слоистые композиты — набор чередующихся двухмерных армирующих компонентов в виде листовых, пластинчатых и фольговых материалов, жестко связанных между собой по всей поверхности их раздела. У волокнистых и слоистых материалов несущим элементом служит армирующее волокно, проволока, фольга (фаза-упрочнитель). Армирующие элементы по своей природе имеют высокую прочность, весьма высокий модуль упругости и, как правило, сравнительно низкую плотность.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
Предисловие.
Принятые сокращения.
Часть I. Теоретические основы процессов получения сверхвысокотемпературных композиционных материалов.
Глава 1. Классификация композиционных материалов.
1.1. Особенности строения композиционных материалов.
1.2. Классификация композиционных материалов по способу получения и ориентации арматуры в матрице.
1.3. Температурные области эффективной эксплуатации конструкционных композиционных материалов.
1.4. Критерии оценки конструкционных композиционных материалов по условиям их эксплуатации в области высоких и сверхвысоких температур.
Глава 2. Строение и свойства армирующих сред сверхвысокотемпературных композиционных материалов.
2.1. Углеродные волокна, ткани и ленты.
2.1.1. Характеристика свойств углеродных армирующих материалов.
2.1.2. Современное представление о строении углеродного волокна.
2.1.3. Влияние условий получения на структуру и механические свойства углеродных волокон.
2.2. Взаимодействие углеродных волокон и тканей с газовыми средами.
2.2.1. Кинетика процессов взаимодействия углеродных волокон с газовыми кислородсодержащими средами.
2.2.2. Влияние температуры и времени отжига углеродных волокнистых материалов (ЛУ-3, ВМН-4, КУЛОН) на степень их переработки в процессе термоокислительного отжига.
2.2.3. Анализ влияния состава газовых сред на процессы окисления углеродных волокнистых материалов.
2.2.4. Строение поверхности углеродных волокнистых материалов после термоокислительных отжигов.
2.2.5. Исследование механических свойств углеродных волокон после их отжига в кислородсодержащих средах.
2.3. Волокна тугоплавких соединений.
2.3.1. Физические свойства и топология поверхности высокомодульных волокон тугоплавких соединений.
2.3.2. Поверхности раздела в сверхвысокотемпературных композиционных материалах, армированных волокнами тугоплавких соединений.
2.4. Жаропрочные поликристаллические волокна.
Глава 3. Матричные металлы и сплавы сверхвысокотемпературных композиционных материалов.
3.1 Свойства тугоплавких металлов.
3.2. Свойства сплавов на основе тугоплавких металлов.
Глава 4. Тугоплавкие соединения переходных металлов.
4.1. Карбиды.
4.2. Нитриды.
4.3. Бориды.
4.4. Силициды.
4.5. Тугоплавкие соединения кремния и бора.
4.5.1. Карбид и нитрид кремния.
4.5.2. Карбид и нитрид бора.
4.6. Тугоплавкие оксиды.
4.6.1. Оксид алюминия.
4.6.2. Оксид бериллия.
4.6.3. Оксид магния.
4.6.4. Диоксиды циркония.
Глава 5. Плавление тугоплавких металлов и сплавов на их основе.
5.1. Особенности плавки.
5.2. Методы получения высоких и сверхвысоких температур.
5.3. Плавление тугоплавких металлов в вакуумных дуговых печах.
5.4. Плавление тугоплавких металлов в электронных печах.
Глава 6. Структура и физико-химические свойства жидких тугоплавких металлов и соединений.
6.1. Структура расплавов.
6.2. Свойства расплавов.
6.3. Сопротивление окислению сплавов на основе тугоплавких металлов.
6.3.1. Ниобиевые сплавы.
6.3.2. Танталовые сплавы.
6.3.3. Молибденовые и вольфрамовые сплавы.
6.4. Свойства жидких тугоплавких оксидов.
6.4.1. Плотность.
6.4.2. Поверхностное натяжение.
6.4.3. Вязкость.
Глава 7. Углеродные материалы, применяемые при производстве сверхвысокотемпературных композитов.
7.1. Графит.
7.1.1. Структура и свойства.
7.1.2. Идеальные структуры графита.
7.1.3. Трехмерная структура графита.
7.1.4. Дефектное строение реальных структур графитов.
7.2. Влияние технологических факторов производства на структуру углеродных материалов.
7.3. Поверхностная энергия графитов.
Часть II. Технологии производства сверхвысокотемпературных композиционных материалов.
Глава 8. Технология изготовления рекристаллизованных графитов.
8.1. Влияние карбидообразуюших элементов на процессы получения рекристаллизованных графитов.
8.2. Пластическая деформация углеродных материалов в процессах ТМО и TMXO.
8.2.1. Ползучесть углеродных материалов при ТМО.
8.2.2. Влияние параметров процессов ТМО и TMXO на пластическую деформацию.
8.3. Характер изменения макроструктуры графитов под влиянием процессов ТМО и TMXO.,.
8.3.1. Плотность.
8.3.2. Пористая структура и удельная поверхность.
8.4. Кристаллическая структура рекристаллизованных графитов.
8.4.1. Анализ факторов, влияющих на процесс графитации углеродных материалов.
8.4.2. Зеренная структура.
8.4.3. Совершенствование кристаллической структуры искуственных графитов в процессах ТМО и TMXO.
8.5. Формирование прочностных свойств графитов.
8.5.1. Спекание углеродного материала.
8.5.2. Прочностные свойства графитов при ТМО и ТМХО.
Глава 9. Жидкофазные технологии производства сверхвысокотемпературных композиционных материалов.
9.1. Получение сверхвысокотемпературных композиционных материалов методом пропитки твердых пористых основ.
9.1.1. Контактное взаимодействие в системе жидкий металл - твердое тело.
9.1.2. Пропитка пористых углеродных материалов жидкими металлами.
9.1.3. Науглероживание расплавов карбидообразующих металлов при пропитке твердых углеродных основ.
9.1.4. Влияние углерода на температуру плавления тугоплавких карбидообразующих металлов.
9.2. Взаимодействие насыщенных углеродом расплавов Ме-МеС и MeС—С с твердой углеродной фазой.
9.2.1. Термодинамика взаимодействия расплавов Me-MeС и МеС-С с твердой углеродной фазой.
9.2.2. Взаимодействие расплавов MeС—С и Me—MeС с различными по термодинамической активности формами углеродного материала.
9.2.3. Взаимодействие кокса марки КНПС с расплавами МеС—С и Me—MeС.
9.3. Ускоренное испарение углерода из расплавов Me-MeС и MeС—С в контакте с твердой углеродной фазой.
9.3.1. Сущность эффекта ускоренного испарения углерода.
9.3.2. Механизм эффекта ускоренного испарения углерода.
Глава 10. Силицированный графит, получаемый пропиткой пористых углеродных основ.
10.1. Формирование пористой структуры графитовых заготовок.
10.2. Теплопроводность углеродных материалов.
10.3. Влияние технологических факторов на процесс объемного силицирования пористых графитов.
10.3.1. Влияние пористости.
10.3.2. Влияние температуры и времени.
10.3.3. Влияние степени графитации.
10.4. Силицирование углеродных материалов различной природы.
10.4.1. Материалы для силицирования.
10.4.2. Влияние на силицирование связующих веществ.
10.4.3. Физические характеристики кремния и сплавов на его основе.
10.4.4. Пропитка пористого графита жидким кремнием и его парами в присутствии различных газов.
10.4.5. Силицирование прессованных заготовок углеграфитовых композиций.
10.5. Кинетика образования карбида кремния при контакте жидкого кремния с графитом.
10.6. Избирательное осаждение компонентов в процессе взаимодействия расплавов на основе кремния с углеграфитовыми материалами.
10.7. Физические и механические свойства карбида кремния.
Глава 11. Сверхвысокотемпературные углерод-углеродные композиционные материалы.
11.1. Компоненты сверхвысокотемпературных углерод-углеродных композиционных материалов.
11.2. Основы конструирования армирующих систем.
11.2.1. Схемы армирования.
11.2.2. Трехмерно-направленные ортогонально-армирующие системы.
11.2.3. Системы трехмерные с косоугольным армированием и многонаправленно-армирующие.
11.2.4. Армирующие системы с осевой симметрией распределения волокон.
11.3. Методы формирования углеродной матрицы сверхвысокотемпературных углерод-углеродных композиционных материалов.
11.3.1. Формирование армирующих систем на основе углеродных тканей.
11.3.2. Газофазная технология формирования пироуглеродной матрицы.
11.3.3. Жидкофазная технология формирования углеродной матрицы.
11.3.4. Графитация материалов углеродной матрицы.
11.3.5. Проектирование физико-механических свойств пироуглеродной матрицы и пучков углеродных нитей.
11.4. Структура и свойства сверхвысокотемпературных углерод-углеродных композиционных материалов.
11.5. Проектирование несущей способности элементов конструкций.
11.6. Оценка надежности изделий, изготовленных из сверхвысокотемпературных углерод-углеродных композиционных материалов со структурой 3D.
Глава 12. Сверхвысокотемпературные композиционные материалы на основе тугоплавких металлов.
12.1. Физико-химические методы получения порошков тугоплавких металлов.
12.1.1. Получение порошков вольфрама и молибдена методом термической диссоциации карбонилов металлов.
12.1.2. Восстановление химических соединений тугоплавких металлов.
12.1.3. Производство порошков тугоплавких металлов электролизом.
12.2. Механическое измельчение компактных материалов.
12.3. Методы получения порошков тугоплавких соединений.
Глава 13. Физические и технологические свойства порошков тугоплавких металлов и соединений.
13.1. Физические свойства порошков.
13.1.1. Форма и размер частиц.
13.1.2. Удельная поверхность и плотность порошков.
13.2. Формование порошков тугоплавких металлов и соединений при получении сверхвысокотемпературных композиционных материалов.
13.2.1. Прессование порошков в пресс-форме.
13.2.2. Изостатическое прессование порошков.
13.2.3. Получение полуфабрикатов СВТКМ методом прокатки порошков тугоплавких металлов и их соединений.
Глава 14. Спекание компактных порошковых систем при получении сверхвысокотемпературных композиционных материалов.
14.1. Механизм массопереноса вещества при спекании компактированных порошков.
14.2. Спекание композитных порошков многокомпонентных систем.
14.3. Спекание композитных порошковых систем в присутствии жидкой фазы.
14.4. Влияние технологических факторов на процесс спекания.
Глава 15. Основы упрочнения матриц сверхвысокотемпературных композиционных материалов, получаемых методами порошковой металлургии.
15.1. Структура дисперсноупрочненных СВТКМ.
15.2. Оценка термодинамической стабильности соединений, применяемых в качестве дисперсной фазы при упрочнении матриц СВТКМ.
15.3. Механизм упрочнения матриц СВТКМ дисперсными частицами высокомодульных соединений.
Глава 16. Практика получения сверхвысокотемпературных композиционных материалов на основе ниобия и тантала.
16.1. Получение матричных тугоплавких металлов (ниобия, тантала) и сплавов на их основе.
16.2. Физические и механические свойства ниобия и тантала, применяемых в качестве матриц СВТКМ.
16.3. Кинетика окисления ниобия, тантала и сплавов на их основе.
16.4. Методы повышения жаростойкости матричных тугоплавких металлов (Nb, Та) и СВТКМ на их основе.
Глава 17. Теоретические основы и методы нанесение жаростойких покрытий на поверхность конструкционных композиционных материалов.
17.1. Классификация методов нанесения покрытий на поверхность конструкционных материалов.
17.2. Контактные жидкостные методы нанесения покрытий.
17.2.1. Механизм контактного взаимодействия компонентов системы.
17.2.2. Метод оплавления.
17.2.3. Капельное напыление.
17.2.4. Методы наплавления и погружения.
17.3. Метод избирательного осаждения из расплавов.
17.4. Газофазный метод нанесения покрытий.
17.5. Нанесения покрытий напылением.
17.5.1. Метод испарения и конденсации.
17.5.2. Метод плазменного напыления покрытий.
17.6. Нанесение плакированных покрытий на поверхность тугоплавких металлов.
17.6.1. Состав покрытий.
17.6.2. Электрохимические методы нанесения покрытий тугоплавких металлов и сплавов.
17.7. Нанесение оксидных покрытий в условиях смачивания поверхности тугоплавких металлов.
17.8. Нанесение композиционных покрытий на основе оксида алюминия на поверхность тугоплавких металлов и композитов на их основе.
Глава 18. Высокотемпературные высокопористые материалы.
18.1. Методы создания высокотемпературных высокопористых материалов.
18.2. Методы получения микросфер неорганических материалов и соединений.
18.2.1. Стеклянные полые микросферы.
18.2.2. Микросферы из оксида алюминия.
18.2.3. Углеродные полые микросферы.
18.3. Технология получения композиционных материалов на основе тугоплавких соединений и микросфер.
18.3.1. Характеристика исходных материалов.
18.3.2. Технология композиционных материалов на основе тугоплавких соединений и углеродных микросфер.
18.3.3. Технология композиционных материалов системы тугоплавкие соединения - оксидные микросферы.
18.4. Кинетика спекания компонентов системы тугоплавкие соединения — микросферы при получении СВТКМ.
18.5. Теория спекания двухфазных композиционных материалов в изотермических условиях.
18.5.1. Теория В. А. Ивенсена.
18.5.2. Теория В. В. Скорохода.
18.5.3. Теория В. И. Костикова, Л. П. Козыревой.
18.6. Композиционные высокопористые материалы на основе оксидов.
18.6.1. Влияние пористости на свойства материалов.
18.6.2. Композиты на основе микросфер оксида алюминия и натрийборсиликатных микросфер.
18.6.3. Температурная зависимость спекания композитов из микросфер оксида алюминия и натрийборсиликатных микросфер.
18.6.4. Кинетика спекания композитов системы А12O3—НБС.
18.6.5. Теория жидкофазного спекания.
18.7.Свойства композиционных материалов на основе микросфер.
Библиографический список.



Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Сверхвысокотемпературные композиционные материалы, Костиков В.И., Вареннов А.Н., 2003 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать djvu
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России.Купить эту книгу


Скачать - djvu - Яндекс.Диск.




Теги: учебник по химии :: химия :: Костиков :: Вареннов