Дисертація присвячена виготовленню наночастинок Ti, Si, SiC, дослідженню їх деяких властивостей та механічних властивостей композиційного матеріалу на основі нанокристолічної матриці SiC і неперервних волокон SiC (КМ SiC/SiC). Показано, що результатом одночасної конденсації пари твердих матеріалів та пари кремнійорганічного вакуумного масла ВЖК-94 на одну підкладинку є утворення наночастинок. Доведено, що наночастинки випаровуются з джерела (суспензії, купи порошку) як ціле (як броунівські частинки). Інтенсивність випаровування залежить від розмірів частинок, сил адгезії, температури та градієнту електричного поля. Встановлено, що КМ SiC/SiC має значну область пластичності (~ 0,2 % при 1473-1500 К і швидкості розтягу 0,02 мм/сек) перед руйнуванням та велику границю міцності на згін (640+-120 МПа після 100 термоциклів від 1500 К до 373 К).

  Скачати повний текст

Розроблено металокомпозитний матеріал, який має одвічну субзеренну структуру аустеніту (по закінченні кристалізації) з використанням у якості часток-зерноподрібнювачів карбідокремнієвих відходів виробництва ВАТ "Запоріж-вогнетрив". Міцність металокомпозиту у 2,3 рази та зносостійкість у 5 разів більше в порівнянні з базовою сталлю Ст.3сп. Обгрунтовано та доведено принципову можливість використування у якості зерноподрібнюючих додатків екзогенних неметалевих хімічних з'єднань, неізоморфних кристалічній штахеті матриці.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Досліджено високотемпературні та термостабільні сплави евтектичного типу, отримані шляхом спрямованого твердіння (електронно-променева плавка у вакуумі) за умов забезпечення високих статичних градієнтів на межі розподілу рідина - тверде тіло. Показано, що специфічні умови дифузійного поділу компонентів такого процесу впливають на морфологію та дисперсність створюваних матеріалів. Виявлено умови структуроутворення в процесі стаціонарного росту квазібінарних тугоплавких евтектик на основі Mo, Nb, Ta з високою об'ємною часткою (20%-46 %) карбідної фази з метою створення квазімонокристалічного злитку. Визначено критичні концентрації домішок втілення, що призводять до порушення плоского фронту кристалізації залежно від градієнта температур у розплаві. Показано, що максимальну схильність до спрямованого композиційного росту мають системи на основі танталу та ніобію, мінімальну - молібдену. З'ясовано механізм зняття пересичення матриці вуглецем, умови та ступінь її очищення. Визначено параметри дифузії, щільність дислокацій композитів, їх взаємозв'язок з жароміцністю. З Відзначено, що завдяки застосуванню розробленого способу спрямованої кристалізації шлікерного покриття NiCrSiB квазіевтектичного складу в 3-9 разів підвищується зносостійкість виробів у вузлах тертя машинного устаткування.

  Скачати повний текст

Створено експериментальні та теоретичні основи неізотермічних керованих процесів синтезу та спікання нанокристалічних порошків; обгрунтовано кінетичні та структурні закономірності неізотермічного синтезу нанорозмірних порошків з нестабільних перекурсорів; встановлено закономірності дії механізмів структуроутворення за умов неізотермічного спікання; визначено способи керування мікроструктурою в процесах спікання з контрольованою швидкістю, під високим тиском і селективного лазерного спікання.

  Скачати повний текст

Розроблено нові методи прогнозування та засоби впливу на швидкість гомогенізації порошкових композитів у разі взаємної дифузії та на фазовий склад у випадку реакційної дифузії. Досліджено початкові стадії реакційної дифузії у тонких плівках і мультишарах. Відзначено, що кінетика дифузійної гомогенізації на початковій стадії спікання порошкових систем і систем порошок - пластина описано в рамках моделі розділеної пари, яка, окрім середньої дисперсності, враховує відношення середніх розмірів порошинок різних сортів і різнофракційність порошків. Уточнено критерій пригнічення та росту фаз під час твердофазних реакцій у порошкових сумішах. Вперше встановлено критерій вибору режиму (місця появи проміжних фаз на вільних поверхнях порошинок), який визначено відношенням дифузійної проникності фаз і відношенням середніх розмірів порошинок. Виявлено, що першу стадію двостадійного росту проміжної фази під час твердофазової реакції у мультишарах і тонких плівках, яка характеризується ефективним показником Аврамі в інтервалі 1 - 2, описано в межах наступних моделей: стохастична модель латерального розростання, де випадковими є початковий розподіл центрів зародкоутворення та процес розростання; детерміністична модель розростання острівків шляхом дифузії на рухомій міжфазній границі. Удосконалено модель "кисневого насосу" для взаємної дифузії у тонких плівках з окисненням дифузанта на поверхні. Вперше запропоновано узагальнення моделі Фішера на випадок дифузії на межах зерен з розтіканням по поверхні та одночасним ростом плівки.

  Скачати повний текст

Встановлено механізми та фізико-хімічні характеристики суміщених процесів інтеркаляції (біінтеркаляції) металами та синтезу халькогенідів за участю хімічних транспортних реакцій (транспортувальний агент - йод) під час отримання порошків (монокристалів) інтеркалятів з вихідних елементів, а також з парової фази; впровадження молекулярного, атомарного водню (дейтерію), кисню з газової фази; диспергування до нанокристалічних розмірів з використанням процесів інтеркаляції, активованих ультразвуковою, електрохімічною діями. Вивчено структурні, фізичні та фізико-хімічні властивості нових інтеркальованих, нанокристалічних сполук.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання створення волокнистих і волокнисто-шаруватих високотемпературних композиційних матеріалів, доцільності використання економнолегованого нікелевого сплаву та шаруватої ніобієво-титанової композиції як матриць, зміцнених вольфрамо-ренієвими волокнами, для виготовлення деталей ракетних двигунів. Встановлено, що за температур, які циклічно змінюються протягом декількох годин, доцільно використовувати менш сумісний з вольфрамо-ренієвими та більш міцний за підвищених температур сплав ЕК64, ніж термодинамічно більш сумісний з зазначеними волокнами, і менш міцний за підвищених температур сплав ВЖ98. Доведено, що в шаруватій ніобієво-титановій матриці найбільш ймовірною причиною знеміцнення вольфрамо-ренієвих волокон за умов термічної дії є дифузія вуглецю із матеріалу волокон до титанового прошарку. Розроблено рекомендації щодо усунення даного дефекту, визначено технологічні режими одержання композиційних матеріалів, які використано на підприємствах для виготовлення насадків радіаційного охолодження.

  Скачати повний текст

Наведено шляхи вирішення проблеми одержання алмазних полікристалічних композиційних матеріалів, що поєднують високі твердість, міцність, зносостійкість і термостійкість. Виявлено закономірності впливу тиску, температури, активуючих домішок, газового середовища, вакуумної обробки на процеси ущільнення алмазних порошків різної дисперсності, формування структури та фізико-механічних властивостей полікристалів і композитів на їх основі. Науково обгрунтовано концепцію створення композитів на основі алмазу шляхом активного спікання алмазних порошків і формування в одержуваних полікристалах структурних елементів з високим рівнем дисперсності та реалізовано її основні положення у процесі реакційного спікання алмазу з кремнієм. Впроваджено у виробництво розроблений термостійкий алмазний композиційний матеріал АКТМ.

  Скачати повний текст

Проведено комплексне дослідження матеріалів системи TiN - AlN в області концентрації 10 - 90 об. % нітриду алюмінію. Композити TiN - AlN в області концентрації 25 - 75 % AlN мають високі фізико-механічні властивості. Встановлено, що композит із еквімолярним співвідношенням компонентів є більш корозійним. Досліджено механізм формування структури та властивостей покрить на твердому сплаві ВК - 8, отриманих у процесі електроіскрового легування матеріалами системи TiN - AlN без зв'язки та з Ni - Cr зв'язкою. Вивчено структуру покрить. Показано перевагу Ni - Cr зв'язки у матеріалі електроду. Наведено рекомендації щодо використання розроблених нових КМ систем TiN - AlN.

  Скачати повний текст

Досліджено закономірності структуроутворення композиційних матеріалів з метастабільними складовими та створено принципи цілеспрямованого керування їх експлуатаційними властивостями. Запропоновано критерій для класифікації структури меж поділу в композиційних матеріалах залежно від стійкості фаз наповнювачів за дії розплавлених зв'язок. Закономірності структуроутворення досліджених композиційних матеріалів пояснено на електронному рівні в межах моделі конфігураційної локалізації валентних електронів. Розроблено склади та технології просочення пічним способом нових композиційних матеріалів з метастабільними складовими, призначених для зміцнення поверхні деталей металургійного та енергетичного устаткування.

  Скачати повний текст

Розроблено математичну модель напруженого та деформованого станів у місцях контактів дискретних тіл, які деформують за зсувних деформацій, що дає змогу визначити взаємозалежність розмірів системи метал волокна - вторинна структура з її фізико-мехнічними характеристиками та прогнозувати реологічні прояви на межах металевих ниток у випресовці. Уперше за результатами кількісної оцінки адгезійного зв'язку деформованих волокон одержано розподіл величини схоплювання дискретних ниток за перерізом волокнової випресовки. На підставі аналізу поля ліній ковзання сталої стадії пресування шляхом використання симетричної одноочкової матриці визначено оптимальний профіль матричної лійки - за лінією ковзання, що розділяє пружну та пластичну зону, яка забезпечує одержання роз'єднаних волокон. З використанням візеопластичного методу установлено поля відносних осьових і радіальних швидкостей переміщення гранул у процесі пресування волокон через різні профілі матричних лійок. Визначено величини інтенсивностей швидкостей деформацій, і, як наслідок, одержано оптимальну геометрію інструмента для пресування гранул на волокна. Уперше на базі експериментальних досліджень пресування гранул на волокна, кількісної оцінки адгезійного зв'язку деформованих волокон, металографічних досліджень поверхні контакту деформованих часток визначено оптимальне розділове середовище (суспензія графіт-гліцерин) для гарантованого одержання роз'єднаних волокон у процесі пресування.

  Скачати повний текст

Досліджено характер прояву закономірностей зміни температурних та амплітудних залежностей внутрішнього тертя волокнистих композиційних матеріалів алюміній-бор, алюміній-сталь та гібридних алюміній-бор-сталь після застосування різних режимів термоциклювання за наявності полів внутрішніх та зовнішніх напружень, що обумовлюють субструктурне зміцнення матриці даних композитів. Визначено фізичну природу, механізми та кінетику структурних перетворень у складних волокнистих композиційних матеріалах з алюмінієвою матрицею та фізико-хімічні взаємодії на межі волокно - матриця. Запропоновано технології субструктурного зміцнення алюмінієвої матриці волокнистих композиційних матеріалів, які забезпечують підвищення їх енергоємності, що обумовлює зміцнення композитів, особливо у напрямі, перпендикулярному волокнам.

  Скачати повний текст

Розглянуто проблеми структурної оптимізації металокомпозитних матеріалів з метою підвищення їх опору втомному руйнуванню за умов сумісної дії циклічного навантаження та з урахуванням експлуатаційних особливостей (високої температури або корозійного середовища). Проведено експериментальні випробування нових сплавів системи Ti - Si - Al - Zr. Оцінено вплив компонентного складу та структури на характеристики високотемпературної та корозійної циклічної тріщиностійкості даних сплавів у литому, термообробленому та термодеформованому станах. За допомогою мікрорактографічних досліджень встановлено зв'язок між механізмами руйнування та структурними особливостями матеріалів. Досліджено електрохімічну поведінку металокомпозитів і визначено швидкість регенерації пасиваційної плівки на свіжоутвореній поверхні. Встановлено функціональні властивості сплавів системи Ti - Si - Al - Zr за умов дії експлуатаційних середовищ на підставі діаграм конструкційної міцності, що враховують тріщиностійкість на трьох ділянках кінетичної діаграми та міцність на згин. Проведено порівняльне дослідження властивостей сплавів системи Ti - Si - Al - Zr і традиційних титанових сплавів.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Досліджено структурні та композиційні властивості самоіндукованих наноострівцевих структур CdSe/ZnSe, одержаних за методом молекулярно-променевої епітаксії. Показано, що спектральне положення максимуму фотолюмінісценції визначається ефектом інтерфузії Cd і Zn в області вставки та залежить від номінальної товщини вставки. Установлено, що форма та положення дефектної смуги випромінення наноструктур залежить від температури вимірювань та енергії збудження, що зумовлено локалізацією структурних дефектів у різних частинах гетероструктури. Уперше виявлено та досліджено антистоксову фотолюмінесценцію наноструктур CdSe/ZnSe. Механізм її збудження пояснено з використанням моделі двоступеневого процесу збудження через реальні проміжні глибокі енергетичні рівні. Показано, що за резонансного збудження форма смуги випромінення наноструктури CdSe/ZnSe визначається сильною взаємодією локалізованих екситонів з оптичними фононами вставки. Одержані результати інтерпретовано у рамках моделі екситонного краю рухливості.

  Скачати повний текст

Розроблено метод підвищення точності контролю елементного складу тугоплавких матеріалів з використанням способу динамічної фотореєстрації мас-спектрів у лазерному мас-аналізаторі у разі картографування поверхні композиційних матеріалів на основі тугоплавких сполук, який містить лазерну масспектрометрію, рентгеноспектральний мікроаналіз, рентгеноструктурний аналіз, інтерференційну мікроскопію. Обгрунтовано, що процес утворення плазми за лазерної дії на тугоплавкі матерали найбільш адекватно описується теорією розвиненого випаровування.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Обгрунтовано механізми та закономірності формування наношаруватості для композиційних матеріалів (КМ) з металевими компонентами, що мають різну розчинність, пластичність та об'ємний вміст у композиціях. Розкрито фізичну природу неадитивності характеристик наношаруватих КМ відносно відповідних характеристик компонент. Запропоновано емпіричні формули для розрахунків температурних залежностей диференційної термо - ЕРС КМ Fe - Ag. Показано, що для КМ з феромагнітними компонентами особливості зазначених залежностей в області температур, що передують точці Кюрі, обумовлені спонтанною намагніченістю зразків. Досліджено процеси перколяції в наношаруватих системах, що містять вуглець, визначено умови утворення в них нескінченних кластерів. Для нанорозмірних КМ на базі полімерних матриць встановлено універсальний характер перколяційної поведінки відносно електричних і механічних концентраційних залежностей. Виведено емпіричні формули, розрахунки за якими дозволяють з відносною похибкою, яка не перевищує 8 %, прогнозувати зазначену поведінку. Виявлено вплив нанорозмірності та домішок на телопровідність алмазних структур. Обгрунтовано новий механізм впливу домішок на теплопровідність. З використанням прямих (in situ) методів досліджено процеси структуроутворення перегрітих розплавів металів та сплавів. У разі їх твердіння за умов плину виявлено спадковість нанофрагментної структури розплавів у злитках, стрічках і покриттях.

  Скачати повний текст