В монографии рассмотрены вопросы исследования теплового деформирования и его влияния на прочность композиционных материалов, применяемых в качестве тепловой защиты. Приведен обзор существующих методов дилатометрирования высокотемпературных неметаллических материалов. Представлены новые технические решения, обеспечивающие высокую точность измерений деформаций материалов в диапазоне температур 20-2000С бесконтактными оптическими методами на современной элементной базе. Описаны оригинальные методики и приведен обширный экспериментальный материал по исследованию температурных деформаций деструктирующих и углеродных композитов применительно к условиям эксплуатации теплозащитных конструкций. Для научных и инженерно-технических работников, занимающихся вопросами исследования и применения композиционных материалов, а также специалистов в области термопрочности.

В учебном пособии рассмотрены общие и специальные вопросы самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) как технологического метода получения органических и неорганических соединений и композиционных материалов. Изложены теоретические основы СВС, закономерности и механизмы горения и структурообразования в СВС-системах. Рассмотрены термодинамические и кинетические аспекты взаимодействия компонентов при синтезе новых материалов в режиме горения. Представлены данные об основных шести технологических типах процессов производства порошков неорганических соединений, керамических материалов и изделий, новых керамико-металлических материалов, литых тугоплавких соединений, наплавок и покрытий. Приведены сведения о структуре, свойствах и применении новых композиционных материалов. Уделено внимание лабораторным установкам для экспериментального исследования процессов СВС и оборудованию для промышленной реализации СВС-технологий. Учебник рассчитан на студентов высших учебных заведений, специализирующихся в области самораспространяющегося высокотемпературного синтеза по специальностям «Физико-химические методы исследований процессов и материалов», «Композиционные и порошковые материалы и покрытия», и может быть полезен аспирантам и инженерно-техническим работникам металлургического и машиностроительного производства, а также студентам, изучающим металловедение и термическую обработку металлов, обработку металлов давлением, металлургию и литейное производство черных и цветных металлов.

Представлены результаты исследований, выполненных авторским коллективом в течение последних 10-12 лет. На стыке физики прочности и материаловедения, механики, физики и химии полимеров, вычислительной механики в эти годы развивается направление, получившее ряд названий, -микромеханика, физическая мезомеханика, механика структурно неоднородных сред и т. д. Это направление представлено применительно к армированным полимерным системам в основном дисперсными наполнителями. Обсуждаются постановка и реализация прямых и обратных задач компьютерного конструирования полимерных композиций, приведены многочисленные примеры решения этих типов задач для научных работников и аспирантов, занимающихся проблемами разработки новых и улучшения качества существующих полимерных композиций, а также студентов в качестве учебного пособия по курсам "Прикладная механика", "Механика", "Наноматериалы и нанотехнологии", "Материаловедение", "Оценка надежности изделий", "Композитные материалы".

Книга посвящена рассмотрению комплекса вопросов, связанных с идеологией построения математических моделей процесса уноса массы композиционных теплозащитных материалов, сформировавшейся в результате многолетних исследований, выполненных авторами при проектировании различных высокоэнергетических устройств. Большое внимание в книге уделяется численным методам решения возникающих при этом сложных физико-математических задач, комплексному анализу экспериментальных данных и методам расчета конвективного теплообмена. Материалы, помещенные в книгу, в течение многих лет использовались в учебной работе со студентами МГТУ им. Н. Э. Баумана. Книга может быть полезна студентам старших курсов, аспирантам и научным работникам, связанным с решением различных задач в области тепловой защиты высокоэнергетических устройств.

В монографии разрабатываются методы микромеханики композиционных сред с дискретной структурой и трещинами и некоторые их приложения к конкретным материалам. Рассмотрено влияние свойств компонентов и вида структуры неоднородных сред на их эффективные (интегральные) параметры и распределение внутренних полей. Наряду с задачами теории упругости исследуются другие физические свойства материалов. Для научных работников и преподавателей вузов, а также для инженеров-конструкторов, занимающихся созданием и использованием композиционных материалов.

Книга посвящена вопросам термической стабильности Полиалканимидов - термопластичных термостойких полимеров. Композиционные материалы на основе ПАИ рекомендованы для изготовления деталей электротехнического и конструкционного назначения, замены реактопластов в особо ответственных деталях (работающих в широком диапазоне температур 150-200С, испытывающих кратковременных температурных нагрузки до 25--270С, в замкнутом объеме, вакууме до 10-6 мм рт. ст. и др.). Уникальные литьевые свойства композиционных материалов на основе ПАИ позволяют изготавливать детали сложной конфигурации, включая армированные и неармированные. В книге подробно рассмотрены особенности деструкции и стабилизации не только ПАИ и композиционных материалов на его основе, но и других термостойких гетероцепных полимеров, изложены современных представления о механизме деструкционных превращений в широком температурной диапазоне температур переработки до температур эксплуатации материала в изделиях. Рассмотрены вопросы стабилизации. Особое внимание уделено смесям и сплавам на основе ПАИ, а также рециклингу этих материалов. Книга рассчитана на материаловедов, технологов, конструкторов и исследователей, разрабатывающих и применяющих термостойкие и специальные полимеры и полимерные материалы.

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.

Систематизированы сведения о способах нанесения газотермических порошковых покрытий, применяемом оборудовании, исходных порошках, свойствах получаемых покрытий. Приведены данные о прочности сцепления, пористости, механических, теплофизических, электрофизических и коррозионных свойствах покрытий. Указаны области применения газотермических порошковых покрытий с примерами практической эффективности. Для широкого круга научных работников, конструкторов и технологов, занимающихся вопросами защиты и упрочнения поверхности деталей и конструкций, а также специалистов в области материаловедения.

В работе проведено моделирование в трехмерной постановке поведения структурно-неоднородных материалов поликристаллического и композиционного типов в условиях квазистатического растяжения. Для введения в расчеты структуры мезоскопического масштаба (зерна, включения) применена процедура генерации структур поликристаллического и композиционного типов, сходных с экспериментальными по количественным и качественным характеристикам. На основе концепций физической мезомеханики проведен анализ напряженно-деформированного состояния в объеме и на поверхности исследуемых материалов. Исследовано напряженно-деформированное состояние в различных сечениях мезообъемов и эволюция пластической деформации на начальных стадиях пластического течения. На основе результатов моделирования сделаны выводы относительно особенностей пластической деформации в трехмерных структурах на мезо- и макроуровнях. На примере композиционной структуры исследован вопрос о степени соответствия двумерных и трехмерных моделей на мезоуровне в случае явного учета мезоструктуры. Для этого проведен сравнительный анализ трехмерных и двумерных расчетов в постановке плоской деформации и плоского напряженного состояния.

Проанализированы и систематизированы физико-химические процессы при формировании материалов с нанокристаллической и аморфной структурой при плазменном напылении. Эти материалы формируются при раздельном затвердевании на подложке напыляемых частиц дискообразной формы. Значительные градиенты по температуре и скорости плазменной струи наследуются напыляемыми частицами и структурой полученного материала. Разработаны и исследованы способы плазменного напыления покрытий из проволоки и порошка с более узкими пределами энергетического состояния напыляемого материала. что увеличивает однородность их структуры и механических свойств. Однородность структуры покрытия повышается при использовании специальной насадки, выравнивающей температур напыляемых частиц и полностью устраняющей тепловое действие плазменного потока на формируемое покрытие. Разработанный способ напыления применили для формирования ряда материалов со специальными физическими свойствами в нанокристаллическом и аморфном состоянии. ВТСП материалы на основе меди и висмута получали при термообработке напыленных аморфных полуфабрикатов. Сплавы на основе кобальта использовали для напыления аморфных магнитно-мягких покрытий для защиты электронной аппаратуры от электромагнитного излучения. Плазменные покрытия рассмотрели как металлургический полуфабрикат, механических свойства. которого могут быть улучшены термопластической обработкой при высоких скоростях нагрева и охлаждения. Аморфные покрытия из высоколегированных чугунов переводили в нанокристаллическое состояние при последующей термопластической обработке. Регулирование температуры и времени пребывания напыляемого материала в жидком состоянии при плазменном напылении позволило сформировать керметные материалы, TiCN - NiMo, упрочненные наноразмерными фазами. Получены систематические данные по легированию напыленной алюминиевой матрицы переходными металлами. Такие алюминиевые сплавы позволяют повысить рабочую температуру волокнистого композиционного материала Al - В до 670К. Потребность в материалах с высокой пористостью и прочностью реализовали в принципиально новых трехмерных капиллярно-пористых покрытиях, которые уже успешно используются на поверхности внутрикостных имплантатов.

Исследованы возможность получения наноструктурных дисперсноупрочненных композиционных материалов на основе меди и титана с применением методов интенсивной пластической деформации, их структура, физические и механические свойства.

В работе рассмотрено влияние анизотропии упругих и прочностных характеристик материала преграды на результаты численного моделирования ударного нагружения стальным деформируемым ударником. Расчеты выполнены методом конечных элементов в трехмерной постановке. Проведено сравнение результатов расчетов деформирования и разрушения ортотропных материалов и изотропного материала с изотропными свойствами при различных скоростях ударного нагружения. Показано, что усреднение упругих и прочностных свойств анизотропного композиционного материала приводит к уменьшению объема разрушенного материала при растяжении и сжатии по сравнению с объемами разрушения при учете анизотропных свойств.

В монографии представлены результаты комплексных экспериментальных исследований и технологических разработок, связанных с использованием высокоэффективного метода создания слоистых композиционных материалов сваркой взрывом. На примере слоистых композиций и конструкций из биметаллов медь-сталь и алюминий-сталь с детальным изучением силовых и тепловых воздействий, имитирующих условия эксплуатации электротермического оборудования, демонстрируются возможности изготовления составных и комбинированных узлов из разнородных металлов, способных работать в условиях воздействия силовых нагрузок, высоких температур и агрессивных сред. для исследователей, занимающихся созданием новых материалов. а также для материаловедов, технологов и конструкторов. работающих в различных областях машиностроения.

Монография посвящена исследованию структуры и свойств основных классов полимерных материалов: собственно полимеров. полимерных композитов. наполненных дискретным наполнителе (дисперсными частицами или волокнами), и полимерных нанокомпозитов, описание структуры и свойств указанных материалов дано в рамках фрактального (мультифрактального) анализа с привлечением ряда других современных физических концепций: кластерной модели структуры аморфного состояния полимеров. синергетики твердого тела. моделей необратимой агрегации и теории перколяции. Это позволило получить количественные соотношения структура-свойства для всех указанных классов полимерных материалов. Монография предназначена для специалистов, занимающихся получением, обработкой и исследованием структуры и свойств полимерных материалов, а также для преподавателей.. аспирантов и студентов вузов физико-химического профиля.

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.

В справочнике приведены методы расчета физико-механических характеристик композиционных материалов и определения состава, структуры и свойств армированных композиционных материалов, экспериментальные данные по взаимодействию в бинарных системах металл - металл и металл - тугоплавкое соединение, основные решения уравнений диффузии для наиболее характерных случает высокотемпературного взаимодействия в композиционных материалах, упрочненных пластинчатыми, цилиндрическим и сферическими включениями. Систематизированы информация о термодинамических свойствах тугоплавких соединений, сведения о технологии изготовления, механических, физических и химических свойствах волокон (из стекла, бора, карбида кремния, борсика, углерода, керамики, органических соединений, металлов), нитевидных кристаллов и матричных материалов (металлических и полимерных), а также сведения о применении армированных, эвтектических, дисперсно-упрочненных композиционных материалов и псевдосплавов. Для технологов, конструкторов и научных работников, занимающихся созданием, изучением и применением композиционных материалов, а также для преподавателей, аспирантов и студентов вузов и факультетов материаловедческого профиля.

В монографии обобщен экспериментальный материал по получению, исследованию и применению механокомпозитов как наиболее перспективного продукта механохимического синтеза, который вследствие свих уникальных свойств может использоваться в самых разных отраслях. В монографии рассматриваются также методы исследования структуры и свойств механокомпозитов с учетом специфики их строения - наноразмеров составляющих их компонентов. необычайно высокой контактной поверхности и чрезвычайно большой концентрации дефектов разного рода. Материалы представляют интерес как для исследователей, так и для специалистов-практиков, работающих в области физики и химии металлов, механохимии, механического сплавления, порошковой металлургии и т. д.

В издании представлен обзор основных минеральных и органических наполнителей для пластмасс, их производства, структуры и свойств, а также применения. В первой части содержится общее введение в полимерные композиционные материалы, представление параметров, влияющих на механические и реологические свойства полимеров, содержащих функциональные наполнители, обзор оборудования для смешения и составления смесей, описаны методы введения наполнителей в расплавленные и жидкие полимеры. Во второй части рассмотрены проблемы повышения эффективности функциональных наполнителей. В третьей части описаны наиболее важные органические и неорганические функциональные наполнители и приведены примеры существующих и возможных областей их применения. Авторы книги имеют большой авторитет в области наполнителей и усиливающих элементов для пластмасс; они представляют промышленность, академическую науку, консультативные и прикладные научно-исследовательские организации. Их различный опыт и подход нашел отражение в содержании написанных ими глав, стиле изложения, расстановке акцентов предлагаемой информации.

Изложены теоретические основы и техника эксперимента локального электрохимического анализа (ЛЭА) поверхности твердофазных материалов. Рассмотрены области практического использования методов ЛЭА для исследования и анализа поверхности металлов и сплавов, порошковых и композиционных материалов, а также поверхности печатных плат. полупроводниковых и наноструктур. Подробно описаны методики контроля качества защитных покрытий (толщина, состав, пористость, наличие дефектов), контроля оксидных и солевых слоев на поверхности печатных плат, контроля концентрационных профилей эпитаксиальных слоев в полупроводниковых структурах, исследования наноструктур, исследования процессов диффузии в металлических покрытиях и коррозионных процессов на поверхности металлических структур. Для специалистов в области физики и химии твердого тела, технологии электрохимических производств, для сотрудников центральных заводских лабораторий предприятий машиностроения и приборостроения, а также дл аспирантов и студентов соответствующих специальностей.

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.