Реакционноспособные матрицы

Прервем здесь обсуждение возможных свойств каждого класса композитных материалов, чтобы привести обобщенную схему классификации поверхностей раздела. Схема основана на типе химической реакции между волокном и матрицей. Термин реакционноспособный применяется здесь к материалам, которые взаимодействуют с образованием нового химического соединения (соединений). Можно выделить три следующих класса композитных материалов [c.14]

ВОЛОКНО и матрица взаимно не реакционноспособны и не растворимы [c.15]

Итак, связь между матрицей и упрочнителем, в которой доля химического взаимодействия мала или отсутствует вовсе, называется механической. Этот тип связи обеспечивает определенную работоспособность композита, но только, видимо, в тех случаях, когда напряжения приложены параллельно поверхности раздела, как, например, при продольных испытаниях на растяжение. Отсутствуют данные, свидетельствующие о преимуществах этого типа связи при каких-либо других способах нагружения. Вследствие этого нельзя полагать, что механическая связь может явиться альтернативой в реакционноспособных системах. [c.82]

Некоторые из этих трудностей можно преодолеть, изготавливая композит твердофазными методами и используя металлическую матрицу в форме фольги, порошка или гальванического конденсата. Дополнительным преимуществом этих методов является снижение температуры технологического процесса, а следовательно, уменьшение степени взаимодействия, что особенно важно для реакционноспособных систем, к которым относятся многие системы технический сплав — окисел. [c.333]

Размер и форма волокон. Для композиционных материалов с металлической матрицей в случае изготовления в твердом состоянии предпочтительны волокна круглого сечения и большего диаметра. Эти волокна значительно проще внедрять в металлическую матрицу композиционного материала посредством пластической деформации. В то же время, обладая меньшей поверхностью, они менее реакционноспособны при использовании методов изготовления композиций, связанных с применением жидкого металла. [c.37]

Метод матричной изоляции возник как попытка преодолеть указанные выше трудности при исследовании реакционноспособных молекул. Он заключается в замораживании изучаемых молекул в жестом окружении (матрице) химически инертною вещества при низких температурах. Жесткость матрицы препятствует диффузии активных молекул, т.е. затрудняет их взаимодействие с другими подобными частицами. В свою очередь инертность матричного вещества необходима, чтобы предотвратить реакции активных частиц с матрицей. Низкая температура не только обусловливает жесткость окружения, но и снижает скорость возможных внутримолекулярных перегруппировок, для которых необходима определенная энергия активации. В таких условиях молекулы даже с очень небольшим временем жизни могут существовать неопределенно долго и изучаться без затруднений. [c.9]

Необходимо объяснить также, что происходит в зоне осаждения. Надежно установлено для матрицы неона и достаточно вероятно для матриц аргона, азота и СО, что на поверхности, имеющей температуру выше 0,3 (или, тем более, выше 0,5 Т ), возникает "теплая" зона. Следует ожидать, что именно здесь во время осаждения происходит отжиг или диффузия и реакционноспособные частицы исчезают в результате агрегации или химической реакции. [c.29]

Таким путем можно быстро сконденсировать значительное количество матричной смеси и, следовательно, подлежащего изучению вещества. Полученная матрица часто является оптически более прозрачной и дает более узкие спектральные полосы, чем матрица, образованная при непрерывном медленном осаждении. Причина этого, по-видимому, заключается в отжиге матрицы, который происходит в то время, когда тепло, выделяющееся при подаче очередной порции, отводится к хладагенту. Импульсная методика пока не применялась для осаждения матриц, содержащих реакционноспособные частицы, и, скорее всего, она непригодна для этой цели. [c.31]

На основании теории химической связи предполагается, что трехатомные молекулы имеют линейную структуру, если число их валентных электронов не превышает 16, и изогнутую структуру при наличии 17 и более электронов. Структура многих реакционноспособных частиц, изученных в матрицах, согласуется с правилом "16-ти электронов". Однако в матричных исследованиях найдены и некоторые исключения из этого правила. [c.127]

При исследовании в матрицах недавно открытых нестабильных комплексов переходных металлов применяют два основных метода, разрабатываемых параллельно примерно с 1970 г. Сначала мы рассмотрим фотолиз стабильных исходных соединений непосредственно в матрице - метод, который был успешно использован ранее для получения других частиц. Второй метод заключается в использовании матриц из реакционноспособных веществ, с которыми реагируют или частицы, получаемые фотолизом молекул исходных соединений, или атомы металлов, конденсирующиеся в такие матрицы. [c.154]

Фотолиз комплексов в матрицах реакционноспособных веществ [c.157]

Конденсация атомов металлов в матрицы реакционноспособных веществ [c.157]

Из методов получения частиц наиболее перспективным представляется использование матриц реакционноспособных веществ. Возможности проведения химических реакций в таких матрицах весьма разнообразны, особенно если будут преодолены трудности при анализе спектров в случае применения матриц, состоящих из многоатомных молекул. [c.164]

Уже в настоящее время при помощи тех или других методов (см. гл. 4) можно изолировать в матрице практически любую небольшую молекулу. Такая возможность получать "по заказу" реакционноспособные или нестабильные частицы для их всестороннего исследования является, несомненно, одним из основных преимуществ метода матричной изоляции. Например, получение ряда простых комплексов металлов с карбонильными, азот- и кислородсодержащими лигандами способствовало созданию нового направления в изучении химических связей и реакционной способности атомов металлов. [c.164]

Механические свойства при растяжении в композициях с реакционноспособными матрицами из медных сплавов оказались ниже, чем в композициях с нереакционноспособной нелегированной медной матрицей. Падение предела прочности при комнатной температуре изменяется в пределах от 7 до 62%. Наибольшее снижение свойств возникает в результате взаимодействия, связанного с процессами диффузии и рекристаллизации. Взаимодействие второго и третьего типов (выделение второй фазы и образование твердого раствора) вызывает относительно небольшое снижение свойств композиционного материала. Наиболее сильный вред оказывают легирующие элементы, имеющие малую растворимость в вольфраме при температурах пропитки. Однако все добавки приводят к снижению механических свойств. Потеря свойств композиционного материала происходит при получении образцов вследствие взаимодействия, которое имеет место в течение 1 ч при 1200° С, когда пучки волокон подвергаются пропитке расплавленной матрицей. [c.247]

Взаимодействие на поверхности раздела матрицы с волокном оказывает также влияние на сопротивление удару композиционных материалов. Уинз и Петрасек [28] рассмотрели данные по сопротивлению удару композиций на основе металлической матрицы, упрочненной волокнами вольфрама. Были исследованы матрицы трех видов медь, медь —10% Ni и никелевый жаропрочный сплав. Изменение вида матрицы позволило сравнить влияние различных факторов на сопротивление удару композиции при испытаниях на маятниковом копре. Медь представляла пластичную нереакционноспособную матрицу, а жаропрочный сплав — хрупкую реакционноспособную матрицу. Сопротивление удару композиций, в которых наблюдали взаимодействие с волокном, было ниже сопротивления удару композиций, в которых данное взаимодействие отсутствовало. Кроме того, сопротивление удару уменьшалось с увеличением глубины зоны взаимодействия. Хрупкий слой рекристаллизованного вольфрама действует на снижение сопротивления удару таким же образом, как было показано ранее для предела прочности. [c.250]

Реакционноспособные матрицы могут также взаимодействовать с активными частицами, получаемыми при фотолизе. Классическим примером служит метилен (см. разд. 4.2), который реагирует с матрицами окиси углерода и азота, давая соответственно кетен или ди-азометан.. Атомы фтора реагируют с матрицами СО и Og с образованием F O и F00, но, по-видимому, не взаимодействуют с матрицей азота. Водородные атомы, подобно фтору, участвуют в реакциях с СО и Oj, образуя НСО и НОО, но не взаимодействуют с N3. [c.85]

Исследование способов, позволяющих замедлить рост зоны взаимодействия, является очень важным аспектом проблемы разработки практически ценных композитов. Как указывалось выше, матрицы, представляющие иаибольший практический интерес, обычно более реакционноспособны, чем матрицы, на примере которых демонстрировали справедливость теорий композитов. Проблема дополнительно осложняется тем обстоятельством, что композиты с металлической матрицей особенно нужны для эксплуатации при повышенных температурах. Исследование кинетики диффузионных процессов и выяснение механизмов диффузии являются основными условиями для построения строгой теории поверхностей раздела и для решения с ее помощью проблемы получения требуемых характеристик поверхности раздела. Исследование процессов и механизмов диффузии необходимо проводить применительно к той области толщин реакционной зоны, которая характерна для практически ценных композитов часто это означает, что объектом исследования должны стать зоны толщиной менее 1 мкм. Рост реакционной зоны, особенно в характерных для композита условиях стеснения, нередко приводит к изменению механизма диффузии. Рэтлифф и Пауэлл [30], например, наблюдали изменение механизма диффузии при взаимодействии между титановыми сплавами и карбидом кремния при толщине зоны 10 мкм и связали его с появлением новых продуктов реакции. Хотя столь большая толщина находится за пределами интересующей нас области, эти данные подтверждают изменение механизма диффузии на поздних стадиях роста реакционной зоны. Впрочем, могут иметь место и более тонкие изменения, обусловленные увеличением концентрации вакансий. [c.29]

В 1961 г. в лаборатории НОВ проводились работы, целью которых было выяснить возможность использования теории химической связи для выявления недостатков аппретов. Термообработанную стеклоткань обрабатывали двумя силанами метилтрихлор-силаном (МТХС) и диметилдихлорсиланом (ДМДХС), причем ни один из них не содержал реакционноспособных органических групп. Слоистые пластики, армированные такими тканями, и пластики, упрочненные исходной термообработанной тканью (контрольный опыт), подвергались испытаниям на изгиб и сжатие. В качестве матрицы в этих композитах использовались эпоксидные, полиэфирные и фенольные смолы. [c.32]

Фактически это наблюдение укрепило мнение о ыевозможности создания пригодных композиционных материалов на основе реакционноспособных систем, т. е. систем, у которых на поверхностях раздела образуются соединения. Исследования Клейна и др. [141 подтвердили отмеченную потерю прочности и позволили установить, что исходная прочность борного волокна 466 ООО фунт/кв. дюйм (327,6 кгс/мм ) понизилась после извлечения из композиционного материала с титановой матрицей (40А) до уровня несколько более низкого чем 150 ООО фунт/кв. дюйм (105,5 кгс/мм ). На поверхности этих волокон после извлечения сохранилась пленка борида титана толщиной примерно 500 А, поэтому неудивительно, что разрушающая деформация составила 2500 мкдюйм/дюйм (0,25%), что равнозначно прочности 150 ООО фунт/кв. дюйм (105,5 кгс/мм ) для волокна с модулем упругости 60-10 фунт/кв. дюйм (42 184 кгс/мм ). Следовательно, можно заключить, что в том случае, когда диборид титана не закреплен титановой матрицей, первая критическая толщина его составляет менее 500 А. Указанная толщина возрастает до 4000 А для матрицы Ti (40А) и до 5500 Л для более высокопрочной матрицы Ti (75А). На рис. 8 показана зависимость этих величин от предела пропорциональности указанных матриц и соответствующих ему значений деформации. Было сделано допущение, что нет матриц, соответствующих нулевому пределу пропорциональности. Результаты позволяют предположить, что закрепляющее действие матрицы существенно влияет па концентрацию напряжений, создаваемых трещинами в диборидном слое. Этот эффект имеет разумное объяснение, поскольку без закрепления трещина будет вести себя так, как если бы она была раскрытой на конце. При наличии же полностью упругого закрепления состояние трещины приближается к условиям, отвечающим закрытому концу. Это обстоятельство вызывает изменение постоянной В в уравнении (3). [c.288]

Как было отмечено в гл. 1, в большинстве случаев матричная изоляция реакционноспособных частиц осуществляется в матрицах твердых инертных газов или азота вследствие их высокой химической инертности. Последние также выгодно отличаются почти полным отсутствием поглощения в спектрах, что облегчает спектроскопическое обнаружение и изучение изолированных частиц. Аргон и азот вполне доступны, поскольку могут быть получены фракционированием жидкого воздуха. Другие ияертные газы менее доступны, так как присутствуют в атмосфере в незначительной концентрации. Лишь гелий найден в несколько большей концентрации в некоторых месторождениях природного газа, из которого его извлекают в широком масштабе. Однако существуют и другие вещества, которые можно было бы использовать для получения матриц, поэтому прежде, чем перейти к обсуждению структуры и свойств последних, рассмотрим причины, по которым такая замена неудовлетворительна. [c.15]

Выше температуры, составляющей примерно 50% точки плавления, матрицу следует рассматривать как нежесткую. При этом начинается диффузия замороженных частиц и в конце концов все примеси выделяются на границах зерен, а реакционноспособные частицы исчезают, так как диффузия протекает до тех пор, пока реакция не приведет к образованию больших стабильных молекул. На практике такая конечная стадия редко может быть достигнута, поскольку давление пара твердой матрицы существенно возрастает и начинается ее испарение. Предшествующие стадии диффузии достигаются легче, и их результаты можно предсказать исходя из того, что матрица в целом становится подвижной. Диффузия небольших изолированных частиц начинается при более низких температурах и продолжается до тех пор, пока они не свяжутся химически с какими-либо реакционно-способными молекулами. При дальнейшем повышении температуры начинают диффундировать все более крупные молекулы. [c.24]

Более крупные реакционноспособные частицы сохраняются, повидимому, на стадии отжига и начинают образовьшать слабо связанные агрегаты, а затем вступают в химические реакции (если эти два процесса возможно наблюдать отдельно) при достижении температуры диффузии в матрице, т.е. выше 0,5. [c.27]

Это было показано для активных частиц на примере соконденсэг ции атомов лития и инертных газов, когда лишь незначительное число атомов не подверглось димеризации во время осаждения матриц (за исключением матрицы ксенона). Совершенно ясно, что в любом эксперименте, где реакционноспособные частицы замораживаются в матрицу из газовой фазы, такую возможность нужно иметь в виду и регулировать условия осаждения так, чтобы свести к минимуму вероятность агрегации. [c.29]

Как отмечалось в гл. 2, в ходе эксперимента необходимо поддерживать низкую температуру матрицы, чтобы предотвратить диффузию изолированных реакционноспособных частиц и их реакции. В данном разделе мы подробнее рассмотрим технические детали низкотемпературных исследований. Поскольку поддержание очень низких температур требует использования вакуума для предотвращения теплоподвода через газ в результате теплопроводности, конвекщш или конденсации, необходимо также рассмотреть отдельные вопросы вакуумной техники. Наконец, интересно, что многие эксперименты по матричной изоляции включают использование высоких температур для получения мономерных частиц термодеструкцией полимерной твердой фазы или в результате высокотемпературных реакций. В связи с этим мы коснемся конструирования высоко-темп атурных нагревателей и специфических проблем при комбинировании в одной установке высоких и очень низких температур. [c.38]

Мы уже рассмотрели свойства веществ, которые применяются в качестве материала матриц для замораживания активных частиц, а также технические вопросы приготовления таких матриц. В этой главе подробно обсуждаются известные методы получения реакционноспособных частиц в исследованиях по матричной изоляции. Необходимо четко различать генерирование частиц вне матрицы с последующим их замораживанием вместе с инертным газом и получение частиц непосредственно в матрице. Эти две группы методов можно определить как "замораживание частиц, полученных вне матрицы" и "получение частиц in situ". Иногда используют также комбинирование этих двух основных методик. [c.64]

В качестве исходной предпосылки примем, что для получения реакционноспособных частиц должны быть использованы стабильные исходные соединения. (Исоледования самих стабильных молекул, изолированных в матрицах, здесь не рассматриваются.) Естественно, что для превращения исходных соединений в нестабильные частицы, подлежащие исследованию, требуется энергия. Распространенными методами энергетического воздействия на исходные соединения вне матрицы являются разряд в потоке газа и получение мономерных частиц при высокотемпературном испарении твердых веществ. В принципе можно использовать и химические реакции, но этот метод применяется редко. [c.64]

Высокотемпературное испарение. Во- многих исследованиях реакционноспособные частицы получали простым нагреванием твердого образца в высокотемпературном испарителе. Образовавшиеся мономерные частицы покидают испаритель через эффузионное отверстие и, двигаясь прямолинейно, достигают охлаждаемого окошка, где и замораживаются. Одновременно следует конденсировать большой избыток матричного газа и поддерживать условия, в которых матрица быстро становится жесткой, чтобы избежать вторичных реакций частиц. В некоторых случаях удобно пропускать матричный газ через испаритель для разбацления частиц еще до осаждения, но это сильно увеличивает приток тепла к матрице, так как весь матричный газ принимает высокую температуру. В большинстве случаев матричный газ и пары вещества из испарителя конденсируют отдельными пучками, которые смешиваются наокошке. Другими примерами использования этой методики являются одновременная конденсация матричного газа с двумя или более пучками молекул, а также соконденсация пучка активных частиц со смесью матричного газа и стабильного вещества (для проведения реакции между ними). [c.65]

Второй фактор, способный препятствовать рекомбинации частиц, oбp oвaниe при фотолизе инертной молекулы, которая практически становится частью матричной клетки. Если при этом происходит поте ря избытка энергии путем излучения или передачи матрице, то второй из образовавшихся фрагментов может сохраниться в матричной клетке. Лучшим примером подобного процесса служит отщепление инертной молекулы N3, обычно не рекомбинирующей с другим образовавшимся фрагментом (за исключением самых реакционноспособных) [c.78]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...