ВВЕДЕНИЕ

Производство высококачественных изделий и покрытий из композиционных материалов — перспективная отрасль порошковой металлургии. Композиционные материалы характеризуются обширным комплексом свойств, зависящих от режимов и параметров технологических процессов (формообразования, спекания, нанесения, термообработки и т. д.).

Взаимосвязанное влияние характеристик исходных порошков и волокон и параметров технологических процессов на свойства формируемых материалов композитов, а также изменение этих свойств в эксплуатации изделий из них привело к необходимости введения всесторонней диагностики. Комплексная диагностика композиционных материалов позволит прогнозировать возможные области применения и диапазоны режимов их работы в различных условиях эксплуатации.

В изданных нами монографиях «Диагностика металлических порошков» (1983) и «Атлас структур порошковых материалов на основе железа» (1986) приведены все существующие методы исследования свойств частиц порошков. Предлагаемая книга является попыткой изложения всех возможных методов исследования свойств композитов из порошков и волокон. В данной монографии под диагностикой свойств композитов (по аналогии с диагностикой болезней в медицине, диагностикой плазмы в физике и технической диагностикой в машиноведении) понимается совокупность методов измерения характеристик и изучения свойств композиционных материалов или учение о методах и принципах распознавания свойств и дефектов этих материалов (греч. diagnosticos — способный распознавать) на основании всестороннего исследования материала. Словарь-справочник по порошковой металлургии (1982) определяет композиционные материалы (композитные материалы, композиты) как гетерофазные, отдельные фазы которых выполняют специфические функции. Этими фазами, в частности, являются матрицы и введенные в них включения, причем содержание последних по объему составляет обычно 5—60 %. Известно, что удается получать композиционные материалы со свойствами, которыми не обладает ни один из компонентов в отдельности, так как свойства материалов формируются в результате либо суммирования свойств компонентов и фаз (аддитивности), либо их взаимного усиления (синергизма).

В соответствии с приведенным определением, композиционные материалы в подавляющем большинстве изготавливаются методами порошковой металлургии; они практически всегда многофазны (поры необходимо считать также отдельной фазой), их компоненты в фазе специально подбираются для решения конкретной задачи. Часто встречающееся в технической литературе, в разговорной речи использование термина «композиционные (материалы» в качестве синонима «гетерофазные материалы» неверно, так как последний шире.

Композиционные материалы классифицируют по материаловедческому принципу (материалу матрицы) на керамические, металлические и полимерные, по конструкционному признаку (ориентации и типу структуры арматуры) на анизотропные и изотропные или, иначе, армированные, гибридные композиционные, дисперсионно-упрочненные, материалы с направленной кристаллизацией, с наполнителем и слоистые.

Предлагаемые методы диагностики рассчитаны в основном на металлические композиты, но в ряде случаев могут быть применены и к другим видам материалов. Различным методам диагностики композиционных материалов, отдельным установкам, приборам и технике эксперимента посвящены многочисленные книги, журнальные статьи и специальные руководства, но нет единой монографии, где были бы собраны вместе основные методики диагностирования композитов.

Авторы решили восполнить этот пробел и поставили перед собой задачу ознакомить читателей с известными в настоящее время методами диагностики композитов, а также традиционных материалов, которые можно было бы применить для такой диагностики, в основном на базе известных данных.

Книга состоит из семи глав. В первой сделана попытка описать практически приемлемые методы прогнозирования свойств композитов путем применения математических и графо-аналитических моделей, построения факторных моделей состав — режим — свойства и других, что позволяет проводить диагностику в зависимости не от одного, а практически от многих факторов, влияющих на свойства композитов. Во второй главе рассмотрены вопросы диагностики механических характеристик композитов, в третьей — диагностика твердости и микротвердости композиционных материалов, в четвертой — диагностика физических характеристик композитов (тепловых свойств, плотности, термического расширения, электрических свойств и коэрцитивной силы). Пятая глава описывает диагностику специальных свойств композитов, а именно: коррозионную и кавитационную стойкость, изнашивание, радиационную стойкость, испытание на кручение. Шестая глава посвящена диагностике композитов в экстремальных условиях. Седьмая — качеству порошковых материалов: свойствам порошков, порошковых смесей, прессовок, браку и качеству порошковых изделий.

Необходимо отметить, что данная книга является первой попыткой описания и обобщения всевозможных методов диагностики композитов, разработанных целым поколением ученых в СССР и за рубежом, и далека от совершенства, поэтому будет нуждаться в дальнейших дополнениях и изменениях. В то же время затягивание издания такой монографии в ожидании окончательной отработки и доработки всех методик диагностики было бы неоправданным, так как потребность в таком обобщении явно назрела. В перспективе необходимо создание специального многотомного справочника по диагностике порошков, волокон и композитов.

Авторы заранее благодарны всем специалистам, которые сделают критические замечания, дополнения и пожелания по совершенствованию предлагаемой работы, и если кто-либо из ее читателей воспользуется приведенными методами в своей работе, то авторы будут считать свою задачу хотя бы частично выполненной. Авторы также выражают благодарность сотрудникам лаборатории порошковой металлургии Уральского отделения АН СССР И. А. Зеге и Т. А. Мурановой за участие в оформлении рукописи, а также редактору Э. А. Пастухову и рецензенту Е. К. Бородулину за замечания, сделанные в процессе работы над рукописью.

Назад, на страницу описания