Изложены теория и практика массообмена в капиллярно-пористых средах. Последовательно рассмотрены: пропитка капиллярно-пористых объектов, диффузионное извлечение растворимого вещества, гетерогенные взаимодействия в капиллярах, адсорбция, извлечение распределенных в пористой среде веществ методом подземной фильтрации и т.д. Предназначена для инженеров и научных работников - специалистов в области физико-химии дисперсных систем и процессов и аппаратов, технологии сорбентов и катализаторов, удобрений и пестицидов, строительных материалов, гидрометаллургии.

Методами спекл-интерферометрии, электронной. оптической и атомно-силовой микроскопии исследованы структура и закономерности деформирования поверхностных слоев металлов и сплавов при трении. Проанализированы причины локализации деформации. Предлагается объяснение высокой износостойкости стали Гадфильда на основе данных об эволюции структуры поверхностного слоя.

Представлена топография поверхности трения модельных композитов на основе сталей ШХ15 и Г13 после скольжения при плотности тока свыше 100А/см3, определены износостойкость и вольт-амперная характеристика, скользящего электроконтакта модельный композит - сталь 45.

Изучены химический, фазовый состав и структура слоев, полученных электронно-лучевой наплавкой на воздухе смесей порошков хрома и карбида хрома на низкоуглеродистую сталь. Определена микротвердость слоев по их толщине. Проведены испытания на изгиб, коррозионную стойкость, абразивный износ стали с наплавкой. Рассмотрен предположительный механизм формирования свойства покрытий: твердости, износостойкости, трещиностойкости и прочности на изгиб.

Исследованы износостойкость армко-железа и стали 45 после имплантации различными ионами. Показано, что изменение акустических свойств трибосистемы а счет демпфирования объемных акустических колебаний и подавление поверхностных акустических колебаний за счет ионной имплантации приводит к повышению износостойкости материала. Влияние акустических колебаний, генерируемых при трении, на изнашивание материалов трибосистем по своему характеру подобно дополнительной "эффективной" нагрузке.

В работе проведено исследование структуры и фазового состава ряда хромистых сталей, подвергнутых низкоэнергетической ионно-лучевой обработке азотом, а также изучено влияние параметров структурного состояния модифицированных слоев на их износостойкость и выносливость. Показано, что ионно-лучевое азотирование эффективно повышает износостойкость и циклическую долговечность модифицированных хромистых сталей.??.

Представлены результаты исследования структуры, фазового состава, триботехнических свойств и механики пластического деформирования при трении имплантированной по различным режимам ионами азота стали 40Х. Показано, что предварительная закалка стали интенсифицирует диффузионный перенос модифицирующей примеси в подповерхностные слои при температурах имплантации 620-670 К. Иаксимальная износостойкость при адгезионном изнашивании модифицированной стали достигается после ее обработки при температурах 670-720 К на стадиях образования высокоазотистых нитридных фаз. Выделение в модифицированном слое низкоазотистых нитридных частиц вызывает снижение адгезионной стойкости слоя. Предложена модель, объясняющая пониженную износостойкость таких слоев диссоциацией в местах тепловых вспышек. Формирование на поверхности упрочненного слоя достаточной толщины подавляет ротационный характер развития пластического деформирования в подповерхностных слоях и, тем самым, существенно снижает интенсивность изнашивания.

Исследовано влияние режимов термической обработки и одноосного растяжения на механические свойства, внутренние напряжения, магнитные характеристики и удельное электросопротивление порошковой стали 50Н2М. Показано, что при термообработке и механическом нагружении в упругой области и в слабых магнитных полях наблюдается аномальное поведение таких магнитных характеристик, как коэрцитивная сила, максимальная магнитная проницаемость и остаточная индукция. Наблюдаемые аномалии анализируются в рамках физической мезомеханики и связываются с пористостью порошкового материала. Показывается перспективность использования подходов физической мезомеханики и измерения магнитных характеристик при изучении поведения пористых ферромагнитных материалов в различных полях внешних воздействий. Исследованные магнитные характеристики позволяют эффективно контролировать режимы термообработки порошковой стали 50Н2М.

В учебном пособии, в соответствии с программой дисциплины "Основы трибологии", разработанной специалистами Ассоциации инженеров-трибологов России, изложены основные положения контактного взаимодействия твердых тел, свойства и топография их поверхностей, природа и виды внешнего трения, влияние различных факторов на трение. Описаны различные виды изнашивания, роль смазки, температуры, фрикционности и антифрикционности материалов для деталей сопряжений, основные способы повышения износостойкости материалов и деталей машин. Приведены расчетные методы оценки интенсивности изнашивания наиболее часто встречающихся трибосопряжений, Рассматриваются основные положения моделирования трибологических процессов, методы испытания на трение и изнашивание, а также роль трибологии в решении социально-экономических проблем, обусловленных трибологическим источникам: потери от недовыпуска продукции, потери всех видов ресурсов, ухудшение экологичности, энергетической эффективности различных видов транспорта и др. Пособие рассчитано на студентов технических специальностей, изучающих эту дисциплину или ее разделы в других дисциплинах, аспирантов, научных и инженерно-технических специалистов в области трения, износа и смазки в машинах.

Высокая стойкость наплавленных слоев против абразивного изнашивания достигается при введении в наплавленный металл карбида вольфрама. для замены дорогостоящего карбида вольфрама в настоящее время стремятся использовать более дешевые наплавочные материалы, содержащие в качестве основного легирующего элемента хром, а также углерод и бор. В данной работе исследована возможность повышения твердости и износостойкости стали при использовании высокохромистых смесей вместо карбида вольфрама при электронно-лучевой наплавке.

Исследованы среднеуглеродистые стали после фрикционной обработки методом трения с перемешиванием с использованием двух типоразмеров твердосплавного инструмента. Показана перспективность использования инструмента малого диаметра для формирования мелкозернистой структуры стали. Дано объяснение причин формирования слоистой структуры. Приведены результаты испытаний на износостойкость стали с фрикционно-обработанной структурой.

Методом наплавки в пучке релятивистских электронов смеси порошков карбидов хрома и бора на подложке из низкоуглеродистой стали получены износо- и коррозионно-стойкие покрытия. Определен состав наплавочной смеси, обеспечивающий получение покрытий с оптимальным сочетанием свойств. Изучено влияние режима облучения на структуру и свойства наплавленного слоя.

Изложены основные направления эффективного применения отходов алюминиевых сплавов. Проведен анализ существующих процессов переработки стружки, шлаков для изготовления сплавов основного производства, производства порошков и паст, композиционных и керамических материалов. Систематизированы исследования по получению композиционных алюминиевых материалов в твердом, твердо-жидком и жидкофазном состояниях. В зависимости от количества и состава легирования разработаны и исследованы материалы для трения по стали, меди, алюминию в условиях смазки, ее ограниченной подачи и самосмазывания. Представлены данные по комплексной переработке шлака с реализацией в производстве керамических материалов для алюминиевого литья (футеровки индукционных печей, изделий литниковых систем, обмазки и др.), что позволяет утилизировать отходы переработки и изготавливать тепловые агрегаты с более высокими эксплуатационными свойствами. Предназначена для научных и инженерно-технических работников, специалистов в области металлургии и машиностроения, может быть полезна преподавателям, аспирантам и студентам технических вузов.

В книге изложены научно-технические основы процессов получения нанодисперсных и гранулированных порошков металлов и соединений в импульсной плазме. Сформулированы особенности и некоторые преимущества использования плазмы данного вида электрического разряда по сравнению с плазмой стационарных электрических разрядов в этих процессах. Предложены теоретические (расчетные) методы определения параметров импульсной плазмы, приведены результаты исследований явлений структуро- и фазообразования при получении наноразмерных и гранулированных порошков. Обобщены свойства продуктов плазмохимических реакций и показана их связь с управляемыми параметрами процесса. Предназначена для научных работников, инженеров, аспирантов и студентов старших курсов, специализирующихся в области порошковой металлургии, наноматериалов, физико-химических процессов получения металлов и соединений с использованием низкотемпературной плазмы.

Изложены результаты экспериментальных и теоретических исследований, направленных на установление основных факторов и механизмов фазо- и структурообразования при обработке порошковых материалов и покрытий концентрированными потоками энергий (КПЭ), разработку новых материалов и эффективных гибридных технологий, создание действующих производств. Представлены научные основы газопламенных методов нанесения покрытий и лазерной обработки поверхностей. Приведены примеры практической реализации на предприятиях России. Монография представляет интерес для научных работников и специалистов в области порошковой металлургии и нанесения покрытий, а также для студентов вузов, обучающихся по специальностям 110800 - "Порошковая металлургия, композиционные материалы, покрытия".

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.

Сборник содержит оригинальные научные статьи, в том числе концептуального характера, обобщающие результаты теоретических и экспериментальных исследований в области твердопламенного горения и самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Обсуждаются проблемы, относящиеся к феноменологии послойного горения и теплового взрыва при воздействии различных физических факторов: механической активации, удара, пластической деформации, а также обнаруженные недавно явления излучения при протекании процесса СВС. Представлены различные научно-технические разработки в области СВС, связанные с созданием новых материалов, в основном керамических, и технологий их получения. Ряд статей посвящен исследованиям в смежных областях: горению и переработке газов в СВС-конвертере, механохимическому синтезу и свойствам нанопорошков и др. представляет интерес для специалистов в области СВС и других областей (металлургии, технологического горения, химического синтеза и материаловедения). Предназначен для научных сотрудников, инженеров, технологов, преподавателей, аспирантов и студентов, специализирующихся в области неорганической химии, химической физики, структурной макрокинетики и металлургии, особенно порошковой.

В книге рассматриваются вопросы влияния предварительной механоактивации (МА) реакционной шихты на процессы фазо- и структурообразования порошковых материалов при самораспространяющемся высокотемпретурном синтезе (СВС). Выполнен систематический анализ имеющихся результатов и изложены существующие представления о механизме этого влияния. На большом количестве примеров рассматриваются особенности фазо- и структурообразования при механоактивируемом самораспространяющемся высокотемпературном синтезе (МАСВС). Книга предназначена для широкого круга специалистов: исследователей, студентов, инженеров и производственников, занимающихся разработкой получением новых материалов с уникальными свойствами методов СВС, а также исследованиями в области порошковой металлургии, композиционных материалов и покрытий.

В настоящем сборнике печатаются научные труды по конструкционным, антифрикционным и фрикционным материалам. Результаты исследований обсуждались на VIII Республиканской конференции по порошковым материалам, которая проходила в г. Запорожье 12-15 октября 1982 г. Сборник посвящен вопросам получения порошков, порошковых материалов и изделий, вопросам получения порошков, порошковых материалов и изделий, вопросам формования, спекания порошковых деталей, процессам их термообработки, методам исследования и их свойствам. Сборник рассчитан на научных работников, инженеров, аспирантов и студентов, занимающихся разработкой порошковых материалов и изделий, их внедрением.

Синтез новых соединений и структурно-фазовых состояний - одно из актуальных направлений фундаментальных- проблем физики твердого тела и современного материаловедения, решение которых зависит от возможности создания экстремальных условий по давлениям и температурам. Новое технологическое направление — кумулятивный синтез — позволяет использовать широкий спектр химических элементов и их композиций, включая совмещение тяжелых и легких элементов, что было невозможно в рамках известных динамических методов. Разработка математической модели дает возможность впервые оценить динамические параметры, необходимые для кумулятивного синтеза соответствующих фазовых состояний. Синтез новых соединений и структурно-фазовых состояний - одно из актуальных направлений фундаментальных- проблем физики твердого тела и современного материаловедения, решение которых зависит от возможности создания экстремальных условий по давлениям и температурам. Новое технологическое направление — кумулятивный синтез — позволяет использовать широкий спектр химических элементов и их композиций, включая совмещение тяжелых и легких элементов, что было невозможно в рамках известных динамических методов. Разработка математической модели дает возможность впервые оценить динамические параметры, необходимые для кумулятивного синтеза соответствующих фазовых состояний. Монография предназначена для научных работников, инженеров и аспирантов, интересующихся проблемами кумулятивного синтеза нанокомпозитов.

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.

Рассмотрены основные виды пористых проницаемых материалов на металлической основе, выпускаемых и широко применяемых отечественной промышленностью. Приведены их технологические и структурные свойства, а также эксплуатационные характеристики изделий из пористых материалов. рассмотрены методы контроля характеристик пористых изделий. Для широкого круга инженерно-технических работников предприятий металлургической, машиностроительной, химической, нефтяной, пищевой и ряда других отраслей промышленности, связанных с производством пористых проницаемых материалов и их применением в современных машинах и установках.

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.

Монография обобщает научный и практический опыт, накопленный в области химии и технологии нанодисперсного кремнезема в нашей стране и в мировой практике. Внимание авторов направлено на рассмотрение коллоидно-химических основ золь-гель технологий синтеза гибридных органо-неорганических наночастиц и пористых материалов, частиц с полой структурой, легированных оксидами элементов с полой структурой, легированных оксидами элементов и металлами, покрытий, мембран, объемных непористых тел. Анализ различных вариантов проведения золь-гель процесса представлен с учетом реакционной способности кремнезема, современных теорий фазообразования и агрегативной устойчивости дисперсных систем. Приведены рецептуры и основные технологические параметры золь-гель синтеза функциональных наноматерилов с различными параметрами состава, дисперсности, пористости, структуры и морфологии. Для широкого круга научных работников, специалистов-практиков различных отраслей промышленности, студентов и аспирантов, занимающихся синтезом наносистем.

Исследованы процессы локализации пластической деформации и разрушения в материале с пористым покрытием. Решается краевая динамическая задача в постановке плоской деформации. Проводится численное моделирование методом конечных разностей. Структура композита соответствует экспериментально наблюдаемой и задается в расчетах явно. Разработана методика генерации начальной конечно-разностной сетки для описания структуры покрытия с регулируемой пористостью и геометрией границы раздела «покрытие - подложка». Определяющие уравнения для стальной основы включают упругопластическую модель изотропно упрочняющегося материала. Для керамического покрытия используется модель хрупкого разрушения на основе критерия Губера, которая учитывает зарождение трещин в областях объемного растяжения. Показано, что специфика деформирования и разрушения исследуемого композита связана с наличием вблизи пор и вдоль границы раздела «покрытие - подложка» локальных областей растяжения как при растяжении, так и при сжатии материала с покрытием. Изучена взаимосвязь процессов неоднородного пластического течения в стальной подложке и распространения трещин в покрытии.

The paper studies the localization of plastic deformation and fracture in a material with a porous coating. A dynamic boundary value problem in the plane strain formulation is solved. The numerical simulation is performed by the finite difference method. The composite structure corresponds to the experimentally observed one and is specified explicitly in the calculation. A generation procedure of the initial finite-difference grid is developed to describe the coating structure with adjustable porosity and geometry of the substrate-coating interface. Constitutive equations for the steel substrate include an elastic-plastic model of an isotropically hardening material. The ceramic coating is described by a brittle fracture model on the basis of the Huber criterion which accounts for crack nucleation in triaxial tension zones. It is shown that the specific character of deformation and fracture of the studied composite results from the presence of local tensile regions in the vicinity of pores and along the coating-substrate interface, in both tension and compression of the coated material. The interrelation between inhomogeneous plastic flow in the steel substrate and crack propagation in the coating is studied.

Рассмотрены вопросы модификации нефтяных битумов полимерными материалами. Модификаторами могут быть полимеры, содержащие кристаллическую фазу. На основе адсорбционной модели взаимодействия полимера с дисперсной фазой битума получено соотношение для определения нижней концентрации структурообразования полимера в полимербитумной композиции. Показано, что суммарное максимальное содержание в композиции полимера и дисперсной фазы битума не должно превышать 25 %.

Предложена математическая модель импульсной электронно-лучевой обработки гетерогенного материала с позиции механики гетерогенных сред. Каждая фаза (частицы и матрица) характеризуется своей концентрацией диффундирующего углерода и температурой. Учитываются процессы переноса тепла и массы в частицах и матрице и обменные процессы между фазами. Проиллюстрировано влияние внешнего теплового потока на поля температуры и концентрации диффундирующего углерода.

Для очистки от воды и механических примесей отработавших моторных масел в качестве фильтрующих материалов использованы полимерные волокна из вторичных термопластов (полипропилен, полиэтилентерефталат) и базальтовое волокно. Показано, что наиболее технологично в применении и эффективно базальтовое волокно. Модификация этого волокна глиной и карбамидом способствует улучшению его эксплуатационных характеристик.

В работе предлагается подход к определению эффективных теплофизических величин для дисперсно-наполненного композитного материала. Этот подход во многом аналогичен способу определения деформационно-прочностных характеристик для таких материалов. В том и другом случае решается задача о детальном распределении параметров состояния в расчетной области (по неоднородной среде, моделирующей композит). В случае теплофизических характеристик это распределение температуры, в случае деформационно-прочностных — распределение параметров напряженно-деформированного состояния: перемещений, деформаций и напряжений. Далее проводятся процедуры осреднения, которые сами по себе могут быть различными, а сопоставление осредненных по неоднородной расчетной области параметров с аналогичными данными для условно однородной среды позволяет оценить так называемые эффективные характеристики. Отмечается, что вычисление коэффициента теплопроводности по теории смесей приводит к большим погрешностям.

Первый том посвящен научным основам неорганического материаловедения, что соответствует общей концепции издания, совмещающего информацию о фундаментальных принципах формирования и исследования материалов со сведениями об их свойствах, технологиях и областях применения. Впервые создан энциклопедический свод современных научных представлений о физико-химической природе твердых тел, поведении неорганических материалов под действием внешних физических полей и химических факторов, рассмотрены методы анализа, исследований и диагностики неорганических материалов. Для научных работников, инженеров, аспирантов и студентов, специализирующихся в фундаментальных и прикладных областях современного материаловедения: металлургия расплавов, порошковая металлургия, полупроводники и материалы электронной техники, специальная керамика, оптические материалы, материалы электронной техники, специальная керамика, оптические материалы, материалы ядерной техники, газофазные, плазменные, лазерные и электронно-лучевые технологии, техника высоких давлений, сварка, пайка и пр.

Изучены возможности увеличения статической обменной емкости сильнокислотных ионообменных материалов, полученных путем прививки на полипропиленовые волокна стирола с последующим сульфированием синтезированных продуктов. Исследованы химическая и осмотическая устойчивость полученных сульфокатионитов, а также их морозостойкость в циклах замораживание-оттаивание.

Исследовано структурно-фазовое состояние и механические свойства композиционных материалов TiC-TiNi, легированных железом. Установлено, что при спекании каркаса карбида титана с железом и последующей пропитке никелидом титана атомы железа диффундируют в матрицу, образуя градиентную по химическому составу и свойствам В2 структуру с различными температурами мартенситного превращения, что проявляется в расширении и смещении в область низких температур гистерезиса мартенситных превращений при увеличении концентрации железа. Показано, что при комнатной температуре прочностные свойства композиционных материалов TiC-TiNI с радиентной матрицей возрастает при увеличении концентрации железа.

Исследовано структурно-фазовое состояние и механические свойства композиционных материалов TiC-TiNi, легированных железом. Установлено, что при спекании каркаса карбида титана с железом и последующей пропитке никелидом титана атомы железа диффундируют в матрицу, образуя градиентную по химическому составу и свойствам В2-структуру с различными температурами мартенситного превращения, что проявляется в расширении и смещении в область низких температур гистерезиса мартенситных превращений при увеличении концентрации железа. Показано, что при комнатной температуре прочностные свойства композиционных материалов TiC-TiNi с градиентной матрицей возрастают при увеличении концентрации железа.????.

Научный и практический интерес вызывает решение так называемой обратной задачи компьютерного конструирования материалов - определение внутреннего строения или структуры материала, для которого удовлетворяются некоторые заранее сформулированные требования к эффективным характеристикам. Количество управляющих параметров при этом обычно может быть довольно большим. Например, для дисперсно наполненной полимерной композиции такими параметрами являются объемное или массовое соотношение компонент, внутренняя геометрия материала, определяющая взаимное расположение, размеры и форму фаз, свойства межфазных слоев и т. д. Требования на макроуровне могут формулироваться не для одной их характеристик материала, а сразу для нескольких. так, для материалов конструкционного назначения наиболее важной из деформационно-прочностных характеристик обычно является модуль упругости. На практике часто необходимо обеспечить получение еще нескольких характеристик материала. Для полимерных композиций такими могут быть, например, предельная деформация разрушения при одноосном растяжении, предел текучести и т. д.