Термодинамическая совместимость

Требования механического континуума и химического дисконтинуума выполняются полностью или почти полностью лишь в композитах, компоненты которых являются термодинамически совместимыми материалами. Яркий пример композита такого типа— эвтектический композит, где одна из фаз эвтектической смеси представляет собой компонент с большой твердостью. Термодинамический генезис твердой фазы практически исключает реактивную диффузию между составляющими композита и одновременно обеспечивает механическую непрерывность в направлении, перпендикулярном поверхности раздела. [c.47]

Обычно химическую совместимость составляющих композиции подразделяют на термодинамическую и кинетическую [93 ]. Термодинамическая совместимость компонентов определяется их диаграммами равновесия. Однако для неравновесных систем, к которым относится большинство металлических композиционных материалов, эти диаграммы состояния могут лишь указывать тип или направленность реакций, а также возможные фазовые равновесия. Отсутствие термодинамической совместимости вовсе не исключает возможности использования данной комбинации составляющих, так как, варьируя параметры получения композиционных материалов, можно добиться приемлемой кинетической совместимости компонентов. Кинетическая совместимость зависит от таких термически активируемых процессов, как диффузия, скорость химических реакций, скорость растворения или образования новой фазы. [c.57]

Тип химического взаимодействия между волокнами и матрицей в металлических композиционных материалах определяет их принадлежность к одной из трех групп. Приводимое ниже деление основано на термодинамической совместимости или несовместимости составляющих композиционного материала. Во многих отношениях такое деление весьма условно, и не всегда тот или иной композиционный материал можно отнести к конкретной группе. Однако для дальнейшего обсуждения даже такое деление будет полезным. [c.58]

Сварку композитов дугой выполняют в среде аргона или смеси аргона с гелием с минимальным тепловложением. При использовании вольфрамового электрода рекомендуется применять импульсный режим сварки, что позволяет регулировать длительность воздействия дуги на металл сварочной ванны, т.е. температурный режим плавления основного и присадочного материалов. Опасность расплавления армирующих волокон устраняется увеличением длительности пауз. Этот способ рекомендуется для композиционных материалов с термодинамическими совместимыми компонентами ( u-W, u-Mo, Sb-W) или армированных термостойкими наполнителями, например, волокнами карбида кремния, бора [c.549]

По полученным на установке экспериментальным данным в системе метан—этилен построены диаграммы в координатах давление-состав и состав пара—состав жидкости при постоянной температуре. Правильность графической интерполяции на участке от точки, соответствующей давлению насыщения чистого этилена на оси ординат, до первой экспериментальной точки на кривой точек росы на начальном участке пограничной кривой была проверена расчетом термодинамической совместимости данных по составам равновесно-сосуществующих фаз [9]. [c.59]

Абсолютная погрешность литературных данных оценивается следующими значениями по составу + 0,1 объемн.%, по температуре 0,1° и по давлению 0,0098-10 Н/м при содержании основного компонента в метане 99,9% и в этане 99,88%. Анализ литературных данных по составам равновесно-сосуществующих фаз показал, что они термодинамически совместимы. [c.60]

Для обеспечения полного смачивания необходимо, чтобы исходная низкая вязкость клея сохранялась в течение длительного времени. В термодинамически совместимых системах при достаточно большом периоде индукции полимеризации основы клея последний успевает не только смочить поверхность, но и диффундирует внутрь, что обеспечивает большую прочность и долговечность клеевого соединения. [c.455]

Если АСс имеет отрицательное значение, взаимное растворение компонентов энергетически выгодно и возможно образование равновесной гомогенной смеси. При положительном растворение энергетически невыгодно и образование такой системы невозможно. Знак и величина при смешении полимеров определяют изменение изобарно-изотермического потенциала в значительно большей степени, чем при смешении низкомолекулярных жидкостей, поскольку при увеличении молекулярного веса энтропийный вклад резко уменьшается [2, 3]. Поэтому, определив для двух неполярных полимеров, можно предсказать их термодинамическую совместимость полимеры будут совместимы при АЯс 0. Значение при смешении двух неполярных полимеров можно приблизительно рассчитать, используя теорию растворов жидкостей. [c.141]

Из уравнений (2) и (3) следует, что полимеры термодинамически совместимы только при очень близких значениях параметров растворимости, так как тогда ЛЯс 0. Для ряда пар полимеров установлено, что если значение находится в интервале 0,1-10 — 1 10 кал, то полимеры совместимы, а если > 1 10 кал, то полимеры несовместимы [9]. [c.142]

Квадрат параметра растворимости представляет собой плотность энергии когезии. Экспериментально установлено, что если разность плотностей энергии когезии б — 62 по абсолютному значению меньше 0,016 кал/см , то полимеры должны быть термодинамически совместимы, независимо от величины и знака, [10]. [c.142]

Термодинамическую совместимость полимеров можно оценить, используя параметры растворимости для расчета параметров взаимодействия полимеров (5(1,2) по уравнению [5] [c.142]

Широкое практическое применение [33, 34] нашел сплав аморфных термопластичных полимеров I группы, эксплуатируемых в стеклообразном состоянии (см. гл. I) — полистирола и полифенилен-оксида (ПФО — ПС). Сплав этих термодинамически совместимых [c.148]

Рис. IV.42. Зависимость температуры стеклования термодинамически совместимой смеси поливинилхлорид — СКН-40 от концентрации поливинилхлорида [59].

Полиметилметакрилат и некоторые сополимеры метилметакрилата принадлежат к числу немногих полимеров, образуюш их с поливинилхлоридом термодинамически совместимые смеси [5, 89—91, [c.179]

Сочетание в одном материале веществ, существенно отличающихся по химическому составу и физическим свойствам, выдвигает на первый план при изготовлении и соединении КМ проблему термодинамической и кинетической совместимости компонентов. Под термодинамической совместимостью понимают способность контактирующих фаз находиться в состоянии термодинамического равновесия неограниченное время при температурах получения и эксплуатации. [c.163]

Термодинамическая совместимость характерна для естественных КМ. В таких КМ наполнитель формируется из исходных продуктов непосредственно в процессе изготовления материала. Режимы этого процесса (температурно-временные параметры контактирования исходных продуктов, режимы перемешивания и охлаждения, направленный теплоотвод, пластическое деформирование, термомеханическая обработка и пр.) определяют форму, дисперсность и распределение наполнителя в матрице. К естественным КМ относят направленно-закристаллизованные эвтектические сплавы сплавы из несмешиваемых или огра- [c.163]

Межфазное взаимодействие компонентов в композиционных материалах определяется их термодинамической, кинетической и механической совместимостью. Под термодинамической совместимостью понимают способность матрицы и армирующих элементов достаточно быстро устанавливать равновесное состояние при различной степени нафева как при изготовлении, так и в условиях эксплуатации. Такое состояние достигается, если компоненты обладают взаимной растворимостью. Кинетическую совместимость определяют как способность компонентов достичь метаста-бильного равновесия за счет процессов диффузии, адсорбции, химических реакций, релаксации и др. Механическая совместимость достигается соответствием в допустимых пределах характеристик упругости и пластичности, а также коэффициентов линейного расширения. [c.355]

В-четвертых, сварку плавлением следует рекомендовать для соединения композиционных материалов с термодинамически совместимыми компонентами, такими, как медь — вольфрам, медь — молибден, серебро — вольфрам, или армированных термостойкими наполнителями, например волокнами карбида кремния, или наполнителями с барьерными покрытиями, напри- [c.502]

Таким образом, теперь выбраны термодинамически совместимые уравнения для представления VI и 72 в виде функций от х (и, возможно, от Т). Некоторые из них представлены в табл. 8.3. Уравнения содержат некоторое число настраиваемых параметров бинарного взаимодействия. Эти параметры находятся с помощью ЭВМ путем минимизации отклонений расчетных значений давления от экспериментальных. [c.286]

Для определения коэффициентов активности необходимо выбрать какое-либо термодинамически совместимое аналитическое выражение, которое связывает коэффициенты активности 71 и 73 с мольной долей х (см. раздел 8.5). Такое выражение содержит одну или более констант, характеризующих бинарную систему. Эти константы обычно зависят от температуры, хотя ее влияние часто невелико. Две такие константы можно определить из уравнений равновесия жидкость—жидкость, которые имеют вид [c.310]

I. Основные термодинамические представления о совместимости в системе металл — окисел [c.308]

Представляется очевидным начать анализ композитных систем с оценки совместимости волокна с матрицей. Наиболее желательны системы, в которых отсутствует термодинамическая движущая сила реакции. Примером таких систем могут служить композиты, которые будут рассмотрены в гл. 9 в композитах этого класса фазы находятся в термодинамическом равновесии при температуре плавления. [c.308]

Таким образом, требования к совместимости материалов а ТЭП особенно жестки, так как их свойства (механические, теплофизические и другие) не должны существенно изменяться в течение всего ресурса работы установки. Как известно, при оценке совместимости материала оболочки с топливом и теплоносителем необходимо знать термодинамику и кинетику процессов их взаимодействия. Зная термодинамические характери- [c.127]

Относительно термодинамической силы В В= В — В) надо отметить сле-дующее величина Ъ является в общем случае тензором и в соответствии с принципом Кюри не может быть совместима с векторами уи, уГи Ё, Однако при некоторых условиях величина В будет влиять на перенос влаги. Таким образом, для переменного электрического поля будем иметь [c.374]

Для того, чтобы композит обладал стабильными свойствами при повышенных температурах, его компоненты должны быть химически совместимы. Понятие химической совместимости включает понятие термодинамической и кинетической совместимости. [c.68]

Основные термодинамические представления о совместимости материалов [c.69]

Проблема химической совместимости в композиционных материалах с металлической матрицей решается двумя путями использованием низкотемпературной (в твердом состоянии) техники изготовления или выбором термодинамически стабильных составляющих фаз, находящихся в равновесии друг с другом. Соответствующая термомеханическая совместимость достигается путем использования пластичной матрицы, которая деформируется и принимает на себя все различные деформации, возникающие при термической обработке или путем выбора матрицы и армирующего компонента, имеющих близкие температурные коэффициенты линейного расширения. [c.15]

Проблема совместимости углеродных волокон с металлами подробно изучалась Морзе [65], сформулировавшим термодинамические критерии стабильности системы матрица — волокно. Основной критерий совместимости (с позиций термодинамической и химической стабильности) — отсутствие взаимной растворимости матрицы и волокна друг в друге при температуре плавления матрицы. Эта концепция позволяет осуществлять подбор совместимых элементов композиционных материалов и барьерных покрытий, [c.357]

Термодинамическая совместимость - способность матрицы и армирующих элементов находиться в состоянии термодинамического равновесия неограниченное время при температуре получения и эксплуатации. Термодинамически совместимо в изотермических условиях офаниченное число композиционных материалов, состоящих из компонентов, гфактически не растворимых друг в друге в широком интервале температур (например, u-W). Большинство композитов состоит из термодинамически несовместимых компонентов, д.тя которых из диа- [c.68]

Термодинамический анализ совместимости полимеров и фазового состояния полимерных композиций характеризует состояние смеси полимеров в условиях равновесия. В реальных условиях совмещения полимеров процессы их взаимного растворения или разделения фаз в решающей степени определяются кинетическими параметрами, связанными с условиями смешения и физическим состоянием полимеров. Высокая вязкость полимеров затрудняет достижение равновесия из-за малой скорости диффузии макромолекул. С другой стороны, механическим путем можно добиться любого уровня диспергирования даже несовместимых полимеров и на любой стадии смешения охлаждением ниже снизить скорость диффузии макромолекул и стабилизировать достигнутую стадию смешения, придав ей псевдоравновесный (метастабильный) характер. Если один или оба полимера находятся в застеклованном состоянии, то степень диспергирования, достигнутая на стадии совмещения, будет сохраняться неограниченно долго, несмотря на термодинамическую несовместимость компонентов. При нагревании выше изменяется характер распределения компонентов в смеси вследствие стремления к равновесию, т. е. к разделению фаз, если смесь состоит из термодинамически несовместимых полимеров, или к взаимному растворению термодинамически совместимых полимеров. [c.145]

Таким образом, способ и условия совмещения компонентов и фиксирования псевдоравновесных состояний полимер-полимерных композиций часто в большей мере обусловливают характер распределения компонентов и их взаимодействие между собой, чем термодинамическая совместимость полимеров. В процессе получения полимер-полимерных композиций очень мала вероятность достижения равновесного состояния. Обычно совмещение заканчивается [c.146]

Кристаллизующиеся полиолефины — ПЭ и ПП — термодинамически совместимы, однако их сплавы представляют собой сложные поликристаллические образования (полиалломеры) [43, 44], в которых компоненты кристаллизуются отдельно. Механические свойства таких сплавов (предел текучести и модуль упругости) при всех соотношениях компонентов отвечают правилу аддитивности (рис. rV.lO, кривая 1) [43]. Относительное удлинение при разрыве (при соотношении компонентов приблизительно 1 1) проходит через резко выраженный минимум (рис. IV. 10, кривая 2). Причиной такого необычного поведения не может быть малая прочность сцепления между компонентами, поскольку введение сополимеров ПЭ и ПП не сопровождается заметным изменением механических свойств [43]. Очевидно, причина лежит в особенностях кристаллизации полимеров из растворов их друг в друге. [c.151]

Смешение проводят на вальцах или в смесителях закрытого типа, например в смесителях Бэнбери. Для предотвращения термодеструкции материала процесс проводят в присутствии тер-ыостабилизаторов. Решающее влияние на эластифицирующий эффект оказывают термодинамическая совместимость компонентов и условия смешения. [c.175]

Тепловой режим тормозов 290,299 Теплообмен по закону Ньютона 268 Термодинамическая совместимость 309 Термопластичные материалы 353 Терморегулирование 335 Топография поверхности 25,28 Трансляционные сдвиги 322 Трение качения 121, 131, 134 Трибополимеризация 353, 542 [c.575]

Когда имеются полные экспериментальные данные как для ух, так и для Y2 в форме функции состава, можно проверить их на термодинамическую совместимость, определив, описываются или нет они уравнением (8.5.1). Если данные обнаруживают несогласуемость с уравнением (8.5.1), то следует считать их ненадежными. [c.270]

Решение. Для интерполяции, которая отвечала бы требованиям термодинамической совместимости, необходимо выбрать алгебраическое выражение для мольной избыточной энергии Гиббса. Для простоты возьмем уравнение Ван-Лаара (см. табл. 8.3). Для расчета констант Л и В в уравнении Ван-Лаара необходимо представить это уравнение в линейном виде 1) [c.280]

Эти выражения подставляем в (1) и (2), после чего ищем 7, р в виде, пропорциональном Условие совместимости получающихся таким образом двух )фавнений для р и Т можно привести (путем использование ряда известных соотиошеиий между производными от термодинамических вел мин) к виду [c.428]

В научной и учебной литературе часто приходится встречать утверждение о том, что закон возрастания энтропии и закон о существовании энтропии являются независимыми положениями и поэтому с последним вполне совместимо противоположное утверждение закон убывания энтропии или какое-нибудь другое. Необходимо, однако, заметить следующее. Как мы видели, если принять термодинамическую температуру (в случаях обычных систем) положительной, то с законом существования энтропии совместим только закон возрастания энтропии и несовместим закон убывания энтропии. Если же считать термодинамическую температуру отрицательной, то все будет наоборот. Вывод о том, что термодинамическая температура не может менять знака (при квазистатических процессах), является следствием сущест- [c.81]

Термодинамически несовместимые составляющие композита в определенных температурно-временных интервалах с использованием новых оптимальных технологий мог т быть совместимы кинетически и достаточно надежно работать. [c.69]

Третья группа методов - направленное легирование компонентов, приводящее к вьфавниванию химических потенциалов матрицы и ар-мир>тощего элемента. Тем самым достигается уменьшение движущей силы взаимного растворения компонентов и снижается скорость диффузионного взаимодействия. Пример термодинамической оценки влияния лепфующих добавок на стабильность композиции Ni-W был рассмотрен ранее. Следует отметить, что этот способ позволяет добиться тер-.уюдинамической совместимости представ.ляющих практический интерес матриц и волокон только в редких случаях, однако он успешно применяется для улучшения их кинетической совместимости. [c.75]

Волокна в чистом виде редко приме-Н5ПОТ для армирования КМ. На волокна, жгуты, ленты тонким слоем наносят барьерные и технологические покрытия. Барьерные покрытия предназначены для защиты волокна от разрушения (деградации) в результате физико-химического взаимодействия его с матричными сплавами. Они представляют собой термодинамические стойкие химические соединения. Их фазовый состав (бориды, нитриды, карбиды, оксиды и т.д.) выбирают в зависимости от характера физико-химической и термомеханической совместимости армирующих материалов и матричных сплавов. С этой целью используют различные парогазофазные способы осаждения химических соединений на поверхность непрерывно движущихся волокон. Толщина покрытий составляет несколько микрометров. [c.464]

Совместимость Мк и Мп прежде всего определяется характером физико-химического взаимодействия их металлических основ, определяемого диаграммой состояния. Хотя диаграмма состояния характеризует зависимость структуры сплавов от их химического состава лишь в равновесных условиях, термодинамически неравновесная система паяемый металл — припой в условиях пайки стремится к стабильному или метастабильному рапиовесию, и поэтому диаграмма состояния с учетом кинетического фактора позволяет прогнозировать направление развития физико-химических процессов на их границе как при пайке, так и при эксплуатации паяных соединений. [c.72]

Химическая совместимость является более сложной проблемой. В этом томе рассматриваются два основных типа композиционных материалов естественные композиции ( in situ ), в которых две фазы находятся в термодинамическом равновесии при температурах их изготовления, и искусственно полученные композиции, в которых скорость химических реакций, приводящих к ухудшению совместимости между двумя фазами, достаточно мала, что обеспечивает хорошую совместимость фаз. Типичным примером первого типа композиций служат эвтектические сплавы, которые затвердевают в равновесных условиях. Для эвтектик химические потенциалы фаз равны и влияние удельной поверхностной энергии сведено до минимума. Для этих композиций может возникнуть вопрос стабильности при температурах, отличных от температуры изготовления материала, если имеет место заметная зависимость фазовых превращений или концентрации компонентов в фазах от температуры. К тому же, в связи с тенденцией уменьшения [c.42]

Проблемы совместимости, с которыми пришлось столкнуться в связи с применением других волокон в титановых матрицах, побудили Тресслера и Мура [32] исследовать монокристальное волокно из окиси алюминия. Анализ термодинамических данных позволил предположить суш.ествование определенных проблем, связанных с совместимостью, поэтому одна из целей исследования состояла в изыскании минимальных условий диффузионной свархш, 1 араптирующих успешное производство композиционных материалов. Другая задача данной работы заключалась в установлении механических свойств, достин<имых в этой системе. [c.326]

В разработанных к настоящему времени методах комбинированного анализа рассматриваются лишь термодинамические, газодинамические и теплообменные вопросы нестационарного течения рабочего тела при его движении в системе двигателя. Вопросы, связанные с динамикой машины и сопротивлением материалов, не включаются в рассмотрение, и это может иметь в дальнейшем нежелательные последствия. Например, методы комбинированного или раздельного анализа, использованные при проектировании или оптимизации двигателя, могут дать результаты, не совместимые с требованиями, которые следуют из рассмотрения динамики машин или сопротивления материалов. Следовательно, методы комбинированного анализа (или анализа 3-го порядка) должны применяться только на последней стадии предварительной проработки или проектирования, как показано на рис. 3.1, когда все основные требования выполнены. В открытой литературе опубликовано несколько методов комбинированного анализа, которые имеют практически одинаковый аналитический подход и различаются лишь методами решения получаюигейся системы уравнений. В опубликованных работах, на наш взгляд, уделяется чрезмерное внимание выводу основных уравнений, и, хотя само по себе это и полезно, в зависимости от типа публикации зачастую может создаваться впечатление, что эти уравнения получены впервые и применимы исключительно для двигателя Стирлинга. И то и другое почти полностью неверно. Рабочий процесс в двигателе Стирлинга представляет собой нестационарное течение рабочего тела в каналах переменного сечения ири наличии трения и теплообмена. Подобные течения были подробно рассмотрены, например, в [c.335]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...