Методом Оже-спектрометрии определено содержание основных химических элементов в контактном слое металлических графитосодержащих композитов после трения при контактной плотности тока более 100 А/см2. Концентрация углерода в поверхностном слое графитосодержащих композитов на глубине до 50 нм может достигать 40 ат.% и более. Рентгеновским фазовым анализом установлено, что на поверхности трения образуются оксиды или раствор кислорода в зависимости от основы композита. образование оксида FeO в контактном слое соответствует более высоким износостойкости и электропроводности контакта, чем в случае образования раствора кислорода.

Определены интенсивность изнашивания и электропроводность скользящего электроконтакта металлических графитосодержащих композитов при трении с контактной плотностью тока более 100А/см2 без смазки. Показано, что в поверхностном слое образуются вторичные структуры. Методом Оже-спектроскопии обнаружено, что содержание углерода на поверхности трения и в слое вторичных структур превышает его содержание в объеме композита. Этот фактор уменьшает износостойкость и электропроводность контакта. Установлено, что содержание кислорода на поверхности трения находится в пределах 5-40 ат% в зависимости от исходной структуры композита.

Изучена возможность создания упрочненного слоя композита (образца) за счёт массопереноса между взаимодействующими поверхностями в трибоконтакте в условиях электрохимической обработки стали (контртела). Определены интенсивность изнашивания и фазовый состав поверхностного слоя металлического композита при скольжении с токосъёмом в этих условиях. Показано, что скольжение с контактной плотностью тока менее 100 А/см2 не сопровождается износом при любом анодном токе (через электролит). Установлено, что поверхностный слой композита содержит медь, гамма-Fe и aльфа-Fe после трения в электролите. Последующие испытания в условиях сухого скользящего электроконтакта показали низкую износостойкость образцов. В этом случае поверхностный слой содержит aльфа-Fe и малое количество оксида FeO. Изнашивание в этих условиях происходит, в основном, за счёт разрушения первичной структуры в зоне контакта. Сделан вывод о нецелесообразности упрочнения поверхности металлических материалов за счёт массопереноса между контактирующими поверхностями.

Проведено системное структурное исследование механизмов деформации и формирования частиц износа на поверхностях трения металлических материалов. Выявлена иерархия структурно-масштабных уровней пластической деформации и разрушения при изнашивании материалов. Ведущим в иерархической самоорганизации многоуровневых процессов формирования частиц износа является наномасштабный уровень, где в зонах локальной кривизны кристаллической решетки возникают межузельные бифуркационные структурные состояния, развиваются пластическая дисторсия и механизмы движения неравновесных точечных дефектов, определяющие нелинейную динамику структурообразования и процесса изнашивания поверхностных слоев. Неравновесные вакансии в узлах решетки в условиях пластической дисторсии формируют механизмом коалесценции микропористость, которая является прекурсором пластических сдвигов мезо- и макромасштабов, определяющих образование частиц износа.

Приведены результаты экспериментальных исследований структуры поверхностных слоев материалов с покрытиями и численные расчеты, свидетельствующие о том, что под твердым слоем в матрице развивается пластическая деформация. Предложен механизм разрушения упрочненных материалов при трении, который обусловлен пластической деформацией материала подложки и фрикционным нагревом.

В монографии освещены результаты исследования диссипации энергии при колебаниях в листовых материалах со слоистыми покрытиями, волокнистых композитах, материалах с локальными включениями. Описаны методики и установки для экспериментального определения характеристик диссипативных свойств колебательных систем. Представлены инженерные методы расчета декремента колебаний слоистых стрежней, стрежней с одно- и двухслойными покрытиями, композитов с однонаправленными непрерывными волокнами. Приведены обширные данные по диссипативным свойствам конструкционных материалов, в том числе неоднородных, а также листовых материалов со слоистыми покрытиями. Для научных и инженерно-технических работников, занимающихся вопросами демпфирования колебаний и снижения динамической напряженности машиностроительных конструкций.

Изучены механизмы изнашивания и износостойкости титана и сплава ВТ6 при трении в условиях граничной смазки. Показано, что созданием ультрамелкозернистой структуры, модификацией поверхности методом высокодозной ионной имплантации и подавлением акустических колебаний можно изменить механизм изнашивания и повысить износостойкость титана и сплава ВТ6.

В справочнике представлен весь спектр материалов, применяемых в машиностроении и электротехнике: железо, алюминий, медь, магний, никель, титан, сплавы на их основе, полимерные, керамические и композитные материалы. Приведены сведения об их химическом составе, физических, температурных и механических свойствах. Дается система кодирования материалов по американскому и британскому стандартам. Рассматриваются способы обработки и методы испытаний представленных материалов. Справочник снабжен удобным предметным указателем и предназначен для работников и студентов соответствующих технических специальностей для использования повседневной работе.

В монографии отражены результаты многолетних исследований авторов и других ученых в области трибофизики, трибоматериаловедения и триботехнологий. Дана характеристика трибологических систем и трибологических процессов, рассмотрены процессы структурной модификации и самоорганизации полимерной матрицы в условиях деформации и терния. Отдельно рассмотрены методы поверхностного упрочнения и структурной модификации металлических материалов, применяемых в металлополимерных узлах трения. Рекомендуется научным и инженерно-техничеким работникам, специализирующимся в области надежности и долговечности машин и технологического оборудования.

A comprehensive structural study has been performed to explore deformation and wear debris formation on friction surfaces of metallic materials. A hierarchy of structural scales of plastic deformation and failure during wear has been established. The nanoscale plays the major role in the hierarchical self-organization of multiscale debris formation processes. On this scale, bifurcational interstitial states arise in zones of local lattice curvature, with plastic distortion and motion of nonequilibrium point defects which determine the nonlinear dynamics of structure formation and wear of surface layers. Nonequilibrium vacancies on lattice sites form microporosity through the coalescence mechanism under plastic distortion. The microporosity is a precursor of meso- and macroscale plastic shearing that defines wear debris formation.

Вашему вниманию предлагаются материалы симпозиума EURASTRENCOLD-2008, посвященного 70-лтию академика В. П. Ларионова и 50-летию образования отдела энергетики. Рассматриваются вопросы, связанные с решением проблем прочности материалов и машин в условиях низких климатических температур, вязко-хрупкого перехода, физикохимии и механики процессов разрушения, повышения качества металлоизделий с использованием нанотехнологий. Значительное место уделено решению проблем, связанных с разработкой теоретических основ создания новых материалов - металлов и сплавов с высокими хладо- и износостойкими свойствами, композиционных и полимерных материалов, сталей нового поколения, в том числе для энергетики Севера. Обсуждены проблемы транспортно-энергетической инфраструктуры азиатской части России, ресурсного потенциала РС(Я) и стратегические приоритеты в формировании энергетических центов Востока России, концепция обеспечения экологической безопасности нефтегазового комплекса и трубопроводного транспора на основе ГИС-технологий и интегрированной системы моделирования и прогнозирования возникновения чрезвычайных ситуаций на территории Северо-Востока России. Сборник предназначен для широкого круга научных и инженерно-технических работников, занимающихся вопросами прочности металлоконструкций, безопасности промышленных объектов, разработкой новых материалов и обеспечением надежности энергетических систем и комплексов.

Композиционные материалы и технологии их получения - одни из наиболее наукоемких и перспективных направлений для практики материаловедения. На базе собственных теоретических и экспериментальных данных, а также материалов некоторых других исследователей, авторы раскрывают механизм и закономерности образования остаточных напряжений в сваренных взрывом плоских и цилиндрических соединениях, предлагают рекомендации по рациональному регулированию остаточных напряжений, раскрывают некоторые области практического применения сварки взрывам, иллюстрируя широту ее возможностей и эффективность реализации научных разработок. Сваренные взрывом элемент широко используются в самых различных отраслях промышленности в виде переходников, плакированных листов, прутков, трубных досок, труб и т. п. Они предназначены для эксплуатации при статических, динамических и знакопеременных нагрузках в условиях высоких давлений, агрессивных сред, высоких и криогенных температур, глубокого вакуума, агрессивных сред при сравнительно низкой себестоимости производства без применения сложного и дорогостоящего оборудования. Сварка взрывом в силу присущих ей особенностей является эффективным, а в ряде случает единственно возможным способом создания высококачественных биметаллических и многослойных композиционных материалов. Книга может представлять интерес для специалистов многих отраслей промышленности (авиационная, ракетно-космическая, атомная энергетика, химическое машиностроение и др.), которые напрямую связаны с созданием новых материалов.

Вашему вниманию предлагаются материалы Симпозиума Eurastrencolk-2004, посвященного памяти академика В. П. Ларионова, великого сына якутского народа, первого академика Российской академии наук из народа саха, который стоял у истоков организации ИФТПС СО РАН и научных исследований, направленных на повышение работоспособности техники и металлоконструкций в условиях холодного климата. В трудах симпозиума представлены материалы по проблемам прочности материалов и машин в условиях низких климатических температур, вопросы, касающиеся исследований вязко-хрупкого перехода, физико-химии и механики процессов разрушения материалов в экстремальных условиях. Особое место уделено решению проблем, связанных с разработкой теоретических основ создания новых материалов - металлов, сплавов и покрытий с высокими хладостойкими и износостойкими свойствами, композиционных и наноматериалов, полимерных материалов, материалов с уникальными свойствами. Рассмотрены задачи теплофизики и тепло-массопереноса в элементах конструкций, подвергшихся комбинированному воздействию низких температур и силового нагружения. Труды симпозиума будут полезны для широкого круга научных и инженерно-технических работников, аспирантов и специалистов, интересующихся вопросами энергетики, транспорта энергоресурсов и материаловедения в регионах холодного климата.

Изложены основные направления и методы исследования порошковых композитов: прогнозирование, диагностика механических и физических характеристик, технологических свойств, а также специальные методы исследования и диагностики качества композитов. Описаны аппаратура и приборы, применяемые для диагностики. Книга предназначена для специалистов в области порошковой металлургии и металловедения и студентов соответствующих специальностей.

Книга посвящена углеродным материалам и композитам на их основе. Рассмотрены структурные формы графита и их свойства. Описаны углеродные волокна, полученные из различного исходного материала, основы получения углеродных волокон и особенности их свойств. Описаны нитевидные кристаллы и другие виды кристаллического углерода; нанообъекты на основе углерода; элементсодержащие и многофазные волокна на основе углеродных волокон; полимерные композиты, армированные углеродными волокнами, принципы их получения и механизм реализации их свойств; композиты с термостойкой матрицей. Книга будет интересна инженерно-техническим работникам. занимающимся переработкой и созданием современных композитных и конструкционных материалов и эксплуатацией изделий из них, а также студентам и аспирантам, интересующимся углеродными материалами и композитами.

В монографии впервые систематизированы и изложены результаты исследований закономерностей взрывного прессования металлонаполненных термопластов, свойств получаемых полимерных композиционных материалов, покрытий, а также технологических процессов изготовления изделий с использованием обработанных взрывом полимерных порошков и композиций на их основе. Монография предназначена для аспирантов, магистров, научных работников в области полимерных композиционных материалов.

В настоящей работе проведено моделирование механического поведения металлокерамического композита Al/Al2O3 в условиях растяжения, с явным учетом внутренней структуры. С помощью ранее предложенного алгоритма генерации трехмерных структур построена модель трехмерного композита с включениями нерегулярной формы. Задача о механическом поведении мезообъема композита в условиях растяжения решается конечно-разностным методом. Исследовано напряженно-деформированное состояние в различных сечениях мезообъема и эволюция пластической деформации в матрице на начальных стадиях пластического течения. Проведен сравнительный анализ с результатами двумерных расчетов в постановке плоской деформации и плоского напряженного состояния.

Проведены исследования деформации и разрушения металлокерамических композитов при различных схемах нагружения. Показано, что в условиях, далеких от превращения, материал деформируется как обычный кристалл дислокационным скольжением. При этом предел текучести обратно пропорционален расстоянию между карбидами и в сплавах с высоким содержанием твердой фазы не достигается вплоть до разрушения. Разрушение материала катастрофически хрупкое. Исследования деформации композитов вблизи температуры структурного перехода показали, что наблюдаются разнообразные превращения, обусловленные сильно неоднородным напряженным состоянием связующей фазы. При нагружении в связующей фазе реализуется схема превращения В2 - В2 + В19 - В2 + «квазиаморфное состояние» с образованием мелкокристаллической, сильно разориентированной структуры с характерным размером кристаллитов менее 10 нм. Данная структура обладает высокой пластичностью и упрочнением и обусловливает эффективную передачу внешней нагрузки на упрочнитель, вызывая при этом даже в типично хрупких частицах карбида титана дислокационное скольжение. Физический смысл применения структурно-неустойчивых связок в композитах состоит в понижении масштаба структурного уровня пластической деформации за счет формирования в процессе неоднородного нагружения микрокристаллической структуры связующей фазы.

Рассмотрены способы создания и эксплуатационные характеристики композиционных материалов на основе полимерных матриц. Сравниваются характеристики волокнистых и дисперсно-наполненных композитов. В рамках различных теоретических моделей изложены методы расчета механических свойств композитов. рассматриваются теплофизические свойства, поверхностные явления, горючесть, механизмы увеличения ударной прочности и эластичности наполненных материалов. Описаны технологические процессы получения дисперсно-наполненных композитов и армированных материалов. Для научных и инженерно-технических работников, занимающихся разработкой и применением полимерных материалов.

Приведены принципы создания композиционных материалов (КМ), сведения о составе, структуре и свойствах основных видов армирующих волокон и матричных материалов различной природы, технологические процессы их совмещения и физико-механические свойства получаемых КМ. Даны основы расчетов, проектирования и технологии изготовления элементов конструкций из КМ, технологические процессы, оборудование и оснастка, а также примеры эффективного использования КМ в современных конструкциях. Для инженеров-конструкторов и технологов, занимающихся созданием и внедрением перспективных КМ во всех отраслях машиностроения, может быть полезен студентам втузов.

Получены порошковые нанокомпозиты Cu-TiB2. Cu-Ni-TiB2 c использованием механической активации (МА) в планетарной шаровой мельнице и последующего самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Для компактирования порошковых нанокомпозитов был использован метод спекания в плазме электроискрового разряда. Изучены структура и механические свойства спеченных нанокомпозитов при сжатии.

Исследованы структура и механические свойства керамических композитов ZrO2-Y2O3-Al2O3 с волокнами a-Al2O3, сформированными в результате низкотемпературного отжига и последующего спекания на воздухе, в матрице ZrO2. Предел прочности на изгиб, твердость по Виккерсу и вязкость разрушения спеченных композитовZrO2-Y2O3-Al2O3 с волокнами достигали 600 МПа, 10.8 ГПа и 9 МПахм, соответственно.

Монография посвящена физико-химическим основам синтеза пористых керамометаллов (керметов): Al2O3/Al, Me/Al2O3/Al, MeOx/Al2O3/Al и керамических композитов на их основе, получаемых при гидротермальном окислении порошкообразного алюминия с последующей термообработкой на воздухе. Содержание монографии включает как детальное описание всех стадий синтеза, так и основные свойства композитов (механические, текстурные. теплофизические и каталитические). При анализе результатов особое внимание уделено взаимосвязи параметров синтеза со свойствами получаемых керметов. Получен ряд кинетических и балансовых уравнений, а также корреляций, позволяющих прогнозировать свойства композитных материалов. Монография не имеет аналогов в Российской Федерации и за рубежом, основана преимущественно на результатах исследований авторского коллектива за последние 15 лет. Книга отчасти носит справочный характер, поскольку здесь представлены обобщающие таблицы, диаграммы, графики, а также имеет свойства учебного пособия, полезного для специалистов в области приготовления пористых материалов, технологов, студентов и аспирантов химико-технологических специальностей.

Трение микрогетерогенных композитов на основе TiC проведено при нагрузке выше 100 МПа в смазочной среде. Скольжение металлических электроконтактных материалов осуществлено при плотности тока выше 100 А/см2 без смазки. Показано, что при высоких нагрузках давлением или электрическим током износ поверхности трения увеличивается при увеличении количества легирующих атомов или числа фаз в первичной структуре материала.

Изложены базовые основы конструирования композитов. Дан сравнительный анализ свойств, методов производства и областей применения основных групп композиционных материалов. Выделен синергетический, мультидисциплинарный подход к проектированию и использованию потенциальных возможностей композитов в технологиях будущего. Рассмотрены новые типы композиционных материалов, такие как нано-, биокомпозиты, кейвориты и др. Для студентов и аспирантов материаловедческих специальностей вузов, а также для научных и инженерно-технических работников, занимающихся проектированием и созданием материалов и изделий новой техники.

Исследована удельная поверхность ультрадисперсных порошков и влияние на нее таких видов предварительной обработки как температура отжига и механическая обработка в шаровой мельнице. Показано, что увеличение содержания окиси алюминия в композиционной смеси ZrO2-Y2O3-Al2O3 приводит к значительному повышению удельной поверхности порошка в исходном состоянии, что обусловлено изменением формы частиц порошка. Последовательные операции отжига и механической обработки отожженных порошков сложным образом влияют на изменение удельной поверхности. Отжиг порошка приводит сначала к увеличению удельной поверхности, обусловленному частичным переходом рентгеноаморфной части материала в нанокристаллическое состояние, а также разрушением частиц "пенообразного" вида, а затем к значительному ее уменьшению, связанному с рекристаллизацией. Механическая обработка в течение первых пяти часов приводит к снижению удельной поверхности всех отожженных порошков, а с дальнейшим увеличением времени механической активации порошков удельная поверхность монотонно возрастает.

Исследованы структура и механические свойства керамических композитов. как с равномерной зеренной структурой, так и с волокнами a-Al2O3 в матрице ZrO2, формирующиеся в результате низкотемпературного отжига и последующего спекания на воздухе. Установлено, что в керамике имеющей микроструктуру с волокнами, наряду с действием традиционного трансформационного механизма упрочнения, характерно упрочнение за счет отклонения трещин волокнами оксида алюминия, способствующее формированию высоких прочностных свойств.

Методом численного моделирования анализируются процессы деформирования и разрушения угольного композита, содержащего заполненную газом полость сложной геометрии. Показано, что в зависимости от глубины залегания угольного пласта происходят качественное изменение напряженно-деформированного состояния и смена механизмов разрушения горной породы. Рассмотрена возможность использования данного эффекта при разработке газовых (нефтяных) месторождений.

Приводятся результаты теоретических и экспериментальных исследований, связанных с построением определяющих уравнений и решением краевых задач механики композиционных материалов и конструкций. Изучается влияние структурных характеристик материалов на макроскопические деформационные и прочностные свойства. Значительное место отводится описанию процессов накопления микроповреждений в композитах на полимерной и металлической основе при статических и циклических нагрузках. при расчете полей деформирования в неоднородных материалах широко применяются вариационно-разностные методы и методы теории случайных функций. Теоретические разработки, доведенные до численных результатов, могут использоваться в инженерной практике. Сборник предназначается для научных, инженерно-технических работников и аспирантов, занимающихся исследованиями по механике композиционных материалов и конструкций.

Определены износостойкость и электросопротивление зоны трения порошковых модельных композитов на основе стали Гадфильда (Г13) и переработанной стали ШХ15 в условиях скользящего электроконтакта. Представлены структура материалов и трехмерное изображение поверхности трения. Показано, что композит на основе стали Г13 формирует зону контакта с высокими электросопротивлением и шероховатостью. Обнаружено, что в зоне трения под влиянием электроэрозии происходит перенос материала композитов на стальное контртело.

В работе изучено влияние состава материала, давления прессования, температуры и времени спекания на фазовый состав, плотность, прочность и электрическое сопротивление пористых проницаемых элементов систем TiC –Al2O3, TiC –ZrO2 и TiC –TiO2. Показано, что величина открытой пористости для систем TiC –Al2O3 и TiC –TiO2 изменяется в интервале 75...85 % от общего объема пор, предел прочности достигает значений 25...35 МПа, а удельное электрическое сопротивление равно (1...10) x 10–4 Ом x м.??.

Описан метод оценки качества поверхности и ее истирающей способности, состоящий в том, что стальная цилиндрическая поверхность вытирает углубление на плоской поверхности образца их эталонного материала. Об истирающей способности судя по величине углубления, полученного в равных условиях (нагрузка, смазка, скорость скольжения, путь трения). Экспериментально показано влияние на истирающую способность обработанной поверхности метода обработки, типа станка (при шлифовании), твердости контр-тела, направления обработки по отношению к направлению скольжения и некоторых других технологических факторов, Показан метод оценки качества стальных поверхностей высоких классов чистоты по их истирающей способности. Оценивается прирабатываемость и истирающая способность поверхности, а также связь между истирающей способностью обработанной поверхности и коэффициентом трения. Книга рассчитана на исследователей и практиков конструкторов, машиностроителей, занятых повышением стойкости и надежности машин и механизмов.