Дисперсионно-упрочненные материалы () — композитные материалы, в связующий компонент которых (матрицу) включены армирующие элементы в виде специально вводимых частиц (примесных или дисперсных фаз). Оптимальным образом подобранным распределением включений достигается значительное повышение прочности такого материала по сравнению с материалом матрицы.
Описание Дисперсионно-упрочненными называются материалы, сопротивление пластической деформации которых определяется торможением дислокаций на препятствиях в виде, как правило, наноразмерных частиц. Такие структуры получают различными способами — выделением наночастиц из пересыщенного твердого раствора (дисперсионно-твердеющие сплавы), методом порошковой металлургии, в том числе механическим легированием, методами внутреннего окисления и азотирования и др. Материал частицы выбирают из ряда наиболее стабильных соединений — оксидов, карбидов, нитридов и т.д.
Разновидности
Дисперсионно-упрочненные оксидами сплавы Дисперсионно-упрочненные оксидами сплавы (:en:Oxide dispersion-strengthened alloy (ODS)) используются при изготовлении работающих при высоких температурах лопаток турбин, трубок теплообменников, космических аппаратов и т.д. Чаще всего для этого используются ODS сплавы никеляOptimization of High Temperature Hoop Creep Response in ODS-Fe3Al Tubes. В ядерной энергетике используются ODS стали, как менее подверженные разбуханию под действием радиоактивности Воеводин В.Н., Шиляев Б.А., Куприянова Ю.Э. Анализ радиационного растворения дуо-частиц ферритомартенситных сталей // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники. - 2009 (18). - С. 202-207.. ODS сплавы на основе платины используются в стекольной промышленности.
Преимущества и недостатки ODS сплавов
Преимущества: Могут быть подвергнуты механической обработке и обработке давлением. Образуют защитный окисный слой, который обладает свойствами "самозаживления". Этот окисный слой устойчив и имеет высокий коэффициент эмиссии. Могут использоваться в тонкостенных конструкциях (сандвич-панелях). Низкие эксплуатационные расходы. Низкая стоимость.
Недостатки: Более высокий коэффициент температурного расширения, чем у других материалов. Более высокая плотность. Низкая максимально допустимая температура.
Дисперсионно-упрочненные полимерные композиты
Дисперсно-упрочненные полимерные композиты состоят из полимерной матрицы, в которой распределены частицы наполнителя размером от 0,01 до 0,1 мкм. В качестве полимерной матрицы в них используют эпоксидные смолы, полиметилметакрилат, полиэтиленгликоль, поливинилиденфторид, полиуретан, полистирол, поликарбонат, поликапролактон, полиакрилонитрил, полибутадиен, сополимеры и другие жидкокристаллические полимерыА.С.Кононенко. Наполнители для полимерных материалов // Сетевой Агрожурнал Московского государственного агроинженерного университета, 2012.
В качестве нанонаполнителей для дисперсно-упрочненных полимерных композитов применяют: нанотрубки; фибриллы (многостенные нанотрубки с закрытыми концами); фуллерены; нанопластины (хлопья толщиной менее 5 нм). К нанопластинам, в частности, относятся наноглины - алюмосиликатные материалы с пластинчатой структурой толщиной менее 1 нм и относительной длиной от 300 до 1500 нм; наночастицы и нанопорошки металлов и оксидов металлов.
Дисперсионно-упрочненные полимерные композиты имеют значительно более высокие модуль упругости и прочность, по сравнению с исходными полимерными материалами, при одновременном сохранении пластичности и отсутствии охрупчивания.
См. также Дисперсионно-твердеющие сплавы
Примечания
Ссылки
http://www.dissercat.com/content/submikroskopicheskaya-struktura-i-ee-rol-v-formirovanii-fiziko-mekhanicheskikh-svoistv-dispe http://www.nwpi-fsap.narod.ru/lists/materialovedenie_lect/22.html https://web.archive.org/web/20140225171146/http://m0idetki.ru/dispersionno-uprochnennye-zharoprochnye-materialy http://science.misis.ru/ru/nauchnapravleniy/1057/9157/ Бокучава Г.Д., Папушкин И.В., Сумин В.В., Балагуров А.М., Шептяков Д.В. и др. Микродеформации в сталях с дисперсионным упрочнением. // Письма в ЭЧАЯ. 2013. Т.10. № 2 (179). С. 245-252. Бокучава Г.Д., Папушкин И.В., Сумин В.В., Балагуров А.М., Шептяков Д.В. Изучение микродеформации в дисперсионно-упрочненных сталях. // Физика твердого тела. 2014. Т. 56. №1. С. 165-169.
Литература Современные композиционные материалы, под ред. Л. Браутмана и Р. Крока, пер. с англ., М., 1970 Портной К. И., Туманов А. Т., Композиционные и дисперсно-упрочненные жаропрочные никелевые сплавы, в книге: Сборник научных докладов на совещании по проблеме: "Структура и свойства жаропрочных металлических материалов", М., 1970 Туманов А. Т., Портной К. И., Новые пути повышения жаропрочности никелевых сплавов, "Докл. АН СССР", 1971, т. 197, №1.