Дисперсные частицы объемное содержание

К сожалению, дисперсия частиц большого размера приводит также к нежелательно большому размеру трещины. Таким образом, должен быть выбран соответствующий размер частицы для изготовления композита и получения его оптимальной прочности. Было показано, что в полимерных системах энергия разрушения достигает максимальных значений при некотором объемном содержании дисперсной фазы. Объемное содержание для получения оптимальной прочности можно выбрать при анализе влияния модуля упругости с учетом указанных максимальных значений энергии разрушения. [c.56]

Аналитическое решение задачи (3.3.1), (3.3.2), (3.3.8) даже в предельных случаях (идеальная жидкость и очень вязкая жидкость) из-за конечности ячейки О, ограниченной поверхностью очень громоздко. Для упрощения при достаточно малых объемных содержаниях дисперсной фазы это решение в ячейке целесообразно отыскивать как часть некоторого бесконечного поля скоростей, которое можно рассматривать в виде суммы поступательного движения со скоростью Vo (фиксированной в ячейке) и возмущенного мелкомасштабного движения iv oo из-за присутствия дисперсной частицы [c.115]

Радиальное движение несущей фазы. Рассмотрим теперь другой тин мелкомасштабного движения, а именно, радиальное движение около дисперсной частицы, являющееся существенным при радиальных пульсациях диспергированных пузырьков газа в жидкости. При не очень больших объемных содержаниях пузырьков (а2 0,1), видимо, можно считать, что в подавляющей части ячейки около каждого пузырька движение близко к сферически-симметричному и описывается потенциалом (см. (3.3.29)). Тогда, аналогично (3.4.2), аппроксимация поля скоростей в ячейке в рамках схемы Э, . имеет вид [c.125]

Рис. 4.3.2. Зависимость давления хаотического движения дисперсных частиц от их объемного содержания.

Здесь ij- i( 2)—коэффициент, который учитывает влияние объемного содержания дисперсных частиц на силу, приходящуюся па одну частицу — релаксационное время выравнивания скоростей фаз, которое иногда имеет смысл использовать вместо [c.301]

При прессовании в закрытых пресс-формах получают заготовки заданной формы и размеров. Однако допуски на их размеры по длине и поперечному сечению более высокие по сравнению с точной механической обработкой. Точность изготовления порошковых заготовок зависит от точности пресса, пресс-форм, стабильности упругих последействий при холодном прессовании и объемных изменений при спекании, износа пресс-форм, роста линейных размеров полуфабрикатов и изделий при хранении и т. д. Упругое последействие зависит от ряда технологических факторов дисперсности и формы частиц порошка, содержания оксидов, твердости материала частиц, давления, прессования, наличия смазок и пр. Упругое последействие в заготовках из порошков хрупких и твердых материалов всегда больше, чем в изделиях из мягких и пластичных порошков. Оно сильнее проявляется по высоте заготовок (до 5...6 %), чем по диаметру (не более 2...3 %). Упругое последействие облегчает снятие заготовок с пуансона за счет увеличения охватывающих размеров, но препятствуют их извлечению из пресс-форм при наличии всевозможных выступов, ребер и пр. [c.184]

Несколько композитов керамика —"дисперсная фаза разработаны специально для изменения свойств матрицы. Традиционные керамические материалы, например фарфор, строительные изделия из глины, огнеупорный кирпич и т. п., представляют собой сложные композитные материалы. Наличие различных фаз связано с высокотемпературным химическим взаимодействием между несколькими сортами сырья, использованными для изготовления каждого конкретного изделия. Каждая фаза и ее объемное содержание регулируются составом сырья, температурой изготовления и временем выдержки при этой температуре. Некоторые традиционные керамики, например цементный раствор и бетон, можно классифицировать как простые двухфазные композиты с дисперсными частицами, но многие другие представляют собой многофазные композиты. Изготовители новых керамических материалов [c.13]

Рис. 8. Зависимость энергии разрушения у плотной матрицы из нитрида кремния с дисперсными частицами различного размера (5, 9, 32 мкм) из карбида кремния.от объемного содержания частиц V [39].

Из механических свойств композитов с дисперсными частицами наиболее широко изучен и обсужден модуль упругости [23, 34, 44]. Сравнение теоретических моделей с экспериментальными данными показало, что модуль упругости композита и другие упругие постоянные можно вычислить с большой точностью, если известны упругие свойства матричной фазы (обозначаемые индексом т) и дисперсной фазы (обозначаемые индексом р), а также объемное содержание дисперсных частиц Ур. В общем случае дисперсная фаза либо уменьшает, либо увеличивает модуль упругости матричной фазы в зависимости от того, будет ли модуль дисперсных частиц меньше или соответственно больше модуля упругости матрицы. [c.29]

Как отмечено в [12], при изготовлении композитов с дисперсными частицами нельзя избежать образования пор. Практический опыт показал, что это особенно заметно для композитов, содержащих дисперсные частицы малого размера с объемным содержанием [c.32]

В изложенной выше концепции было сделано одно допущение о том, НТО частицы находились на большом расстоянии друг от друга и поля энергии деформации частиц не накладывались ). В реальных композитах имеется большая вероятность того, что две или большее количество частиц соединятся вместе и будут представлять собой агломерат. Так как поля энергии деформации частиц в агломерате перекрывают одно другое, такие агломераты должны рассматриваться как большие частицы, увеличивающие возможность образования трещины в композите. Увеличение объемного содержания дисперсной фазы также уменьшает расстояние между частицами и приводит к перекрытию полей деформации. Таким образом, в композитах с агломератами и большой объемной долей дисперсной фазы трещины будут образовываться более быстро. [c.38]

Указанные в заголовке два свойства композитов будут обсуждаться совместно, так как имеются данные по энергии разрушения и модулю упругости трех композитных систем, в которых заданным образом изменялись как размер частиц, так и объемное содержание дисперсной фазы. В каждой из этих систем отношение модулей фаз, различие в термическом расширении и прочность связи по границам определялись свойствами двух фаз и условиями изготовления. [c.44]

Прочность этой системы может быть оптимизирована подобно первым двум рассмотренным композитным системам. При объемном содержании дисперсной фазы меньше 0,10 дисперсия частиц наименьшего размера приводит к оптимальной прочности, а при объемном содержании больше 0,10 оптимальная прочность может [c.47]

Для дисперсии частиц данного размера влияние объемного содержания оказывается важным, особенно когда зависимость энергии разрушения от объемного содержания имеет максимум, как наблюдалось в системах полимер — дисперсные частицы. Во многих системах объемное содержание дисперсной фазы частиц определяется инженерными требованиями и стоимостью материала. Таким образом, наиболее эффективным способом оптимизации прочности может быть изменение размера частиц. [c.48]

На рис. 20 показано влияние различных термических расширений на, прочность композитов с объемным содержанием дисперсных частиц наибольшего размера 180 мкм, равным 0,20. Наибольшая прочность была получена при одинаковых термических расширениях матрицы и дисперсной фазы. Любое значительное различие в термическом расширении двух фаз приводило к более низким модулю упругости (см. рис. 11) и прочности. [c.53]

Автор использовал основы механики разрушения для исследования влияния второй дисперсной фазы на прочность композитов с хрупкой матрицей при помощи трех факторов, определяющих прочность, а именно энергии разрушения, модуля упругости и размера трещины. Указанные факторы зависят от пяти параметров композитов, связанных с выбором фаз композитов и методом их изготовления 1) размера частиц дисперсной фазы 2) объемного содержания дисперсной фазы 3) степени связи по поверхностям раздела 4) отношения модулей упругости фаз и 5) различия в термическом расширении фаз. [c.55]

Рис. 10. Сравнение пластичности медных дисперсных сплавов по теории роста отверстий в зависимости от объемного содержания частиц / [62].

На рис. 2.13 для двух композитов с дисперсными частицами показаны зависимости отношения модулей упругости от объемного содержания частиц. В качестве связующего материала использована эпоксидная смола. Матрица содержит дисперсные частицы, средний диаметр которых составлял [c.38]

Индексы тир обозначают соответственно матрицу и дисперсную фазу (частицы). Величина а представляет собой внутренний диаметр полого шара, который соответствует объему армирующего элемента, рассматриваемого как шар единичного радиуса, 6 —внешний диаметр шара. В случае сплошных частиц а = О, а объемное содержание Vf = b . Символом р обозначено гидростатическое давление, действующее на армирующий элемент. Аналогичным образом [c.39]

Рис. 2.13. Изменение удельного модуля упругости композита с дисперсными частицами в зависимости от объемного содержания частиц. Экспериментальные значения мелкие сплошные стеклянные частицы, рассеянные в эпоксидной смоле мелкие полые стеклянные частицы в эпоксидной смоле.

В композиционных дисперсно-упрочненных материалах с металлической матрицей последняя является основным элементом, несущим нагрузку, и эффект упрочнения достигается за счет торможения движения дислокаций в ней дисперсными частицами упрочняющей фазы. Прочность при этом не подчиняется закону аддитивности в зависимости от объемного содержания упрочняющих фаз. [c.233]

На уровень прочности композиций оказывают влияние объемное содержание частиц упрочнителя, степень дисперсности и расстояние между частицами. [c.295]

Упрочняющим компонентом в композиционных материалах с никелевой матрицей являются токсичные частицы диоксида тория (ТЬОг) или диоксида гафния (НЮ2). Эти материалы обозначают ВДУ-1 и ВДУ-2 соответственно. В сплаве ВДУ-3 матрицей служит никелево-хромовый твердый раствор (20 % хрома), а упроч-нителем — диоксид гафния. Оксиды гафния и тория имеют высокие значения микротвердости и прочности при сжатии, а также максимальную стабильность в матрице. Объемное содержание упрочняющей дисперсной фазы оксидов тория и гафния находится в пределах 2-3 %. [c.297]

Дисперсные смеси двух сжимаемых фаз с фазовыми превращениями. Рассмотрим подробнее гетерогенную смесь двух сжимаемых жидкостей т = 2), в каждой из которых отсутствуют эффекты нрочностп. Пусть вторая фаза (i = 2) присутствует в виде отдельных. одинакового размера включений, непосредственными взаимодействиями (например, столкновениями) между которыми можно пренебречь первая фаза (i = 1) является несущей средой, описываемой моделью вязкой жидкости. В этом случае при достаточно малых объемных содержаниях дисперсной фазы будем полагать, что воздействие вдоль граничной поверхности выделенного объема смеси, описываемое тензором, приходится на несущую фазу, а воздействие на дисперсную фазу определяется силой со стороны несущей фазы на целое число частиц, находящихся в этом объеме. Таким образом, примем [c.33]

Для монодиснерсной схемы сферических частиц радиуса а объемное, содержание дисперсной фазы определяется выражением [c.107]

Движение сферических частиц постоянного радиуса. Рассмотрим сначала возмущенное мелкомасштабное течение в ячейке и его макроскопические (осредпепные) характеристики, когда оно возникает из-за движения сферических частиц постоянного радиуса а. Тогда, учитывая выше сказанное, при не очень значительных объемных содержаниях дисперсной фазы а.2 (например, при а 0,1) естественно принять, что поле возмущенного двин ения W в основной части ячейки совпадает с нолем потенциального движения Wv идеальной несжимаемой жидкости, описываемого с помощью потенциала обтекания сферы [c.122]

В работах Р. М. Гарипова [11] и О. В. Воинова и А. Г. Петрова [9, 10] получены осредненные уравнения неразрывности и импульса фаз для случая смеси идеальной несжимаемой жидкости со сферическими частицами (пузырьками) нулевой массы при отсутствии фазовых перюходов, когда объемное содержание дисперсной фазы 1, так что величинами а. в степени большей единицы можно пренебречь. Указанные уравнения [9—11] получены из анализа задачи о двпженпи идеальной несжимаемой жидкости около системы N сфер с радиусами a t) v = 1,. . ., Л ) и предельного перехода N со пли L/L -> 0. При этом рассматривалось хотя и не произвольное распределение пузырьков в объеме, но, по-видимому, более общее, чем их равномерное расположение (а именно, равномерному расположению соответствует использованная нами ячеечная схема). С одной стороны, метод [9—И ], видимо, более последователен и строг, но, с другой стороны, он проходит только для случая потенциального движения идеальной несжимаемой жидкости, в то время как метод ячеек допускает анализ и получение уравнений в более сложных случаях, когда необходим учет эффектов вязкости, теплопроводности, сжимаемости, фазовых переходов, несферичности частиц и т. д. В связи с этим интересно сравнить, не вдаваясь в процедуру их вывода, уравнения [9—И] и уравнения, полученные нами. [c.151]

Обработка экспериментов с целью выявления влияния конечности объемного содержания или стесненности обтекания дисперсной фазы при Re>l показала целесообразность введения [7] характерной относительной скорости фаз У12 в минимальном проходном сечешш между частицами (см. (3.2.19)) [c.192]

Понятие ячейки и пробной частицы в дисперсной среде. Процессы переноса в двухфазной смеси определяются распределением микропараметров (напряжений, температур, ютнцептрацпп компонент и т, д.) вокруг неоднородностей. При этом, для того чтобы анализ получался обозримым, приходится не только существенно упрощать уравнения микронроцессов, но н схематизировать структуру смеси. Одной из возможных такого рода схем является схема с введением в каждой макроскопической точке диспе])Сной среды ячейки с пробной дисперсной частицей и приходящейся на нее несущей фазой. Таким образом, в каждой мак-роскоогической точке, определяемой вектором х вводится ячейка, связанная с центром пробной частицы и движущаяся с макроскопической скоростью дисперсной фазы в этой точке V2(i, х), Размер ячейки определяется объемным содержанием фаз и равен по [c.109]

При высоких температурах субграницы, границы зерен и межфазные границы становятся, как указывалось выше, не столько препятствиями для движущихся дислокаций, сколько местами их стока, поэтому определяющее значение для уровня упрочняющего действия данных структурных элементов начинает приобретать суммарная площадь поверхности раздела. В результате оказывается (см. рис. 2.38, в), что высокотемпературное диффузионное разупрочнение быстрее протекает в мелкозернистом материале [205, 206]. Соответственно наиболее интенсивно разупрочняются дисперсноупрочненные сплавы с повышенным содержанием упрочняющей фазы (при одинаковом размере частиц) или же сплавы с более дисперсной фазой (при одинаковом объемном содержании частиц) [94, 216]. [c.91]

Для определения пригодности этой модели в [37] исследована энергия разрушения композитной системы стекло — А12О3. Среднее расстояние между частицами А12О3 изменялось путем изготовления различных композитов с дисперсными частицами одного из трех усредненных размеров, а именно 3,5 11 и 44 мкм, и трех объемных содержаний частиц, а именно 0,10 0,25 и 0,40. Результаты этого исследования приведены на рис. 5, где показана энергия разрушения каждого композита в зависимости от величины [c.23]

Недавно были опубликованы несколько работ по определению энергии разрушения композитов, содержащих дисперсные частицы в полимерной матрице [9, 22, 40]. Связь между энергией разрушения и объемным содержанием дисперсных частиц, как отмечено в [40] и показано на рис. 6, наиболее существенно заметна в системе эпоксидная смола — А120з-ЗН20. Положение максимума на рис. б зависит от размера дисперсных частиц. Уменьшение энергии разрушения ниже этого максимума было объяснено неэффективным взаимодействием при близком расположении частиц, т. е., когда частицы были расположены слишком близко друг к другу, композит представлял собой сплошную среду и фронт трещины не взаимодействовал с отдельными частицами. Еще один результат этого исследования состоял в том, что аналогично системе стекло — А1аОз наибольший размер дисперсных частиц приводит к наибольшему увеличению энергии разрушения. [c.24]

Рис. 6. Зависимость энергии разрушения у эпоксидной смолы от объемного содержания V дисперсных частиц А120а ЗН20 трех различных размеров (1 8 и 12 мкм) [40].

Модули упругости хрупких композитов, содержащих дисперсные частицы, можно вычислить, если известны отношение модулей и объемное содержание дисперсной фазы. Нижняя граница, приведенная Хашином и Штрикманом, и решения типа, полученного Исаи, находятся в хорошем согласии с большинством экспериментальных данных. Поры, образованные в процессе изготовления, и трещины, возникшие вследствие различной термической усадки, существенно уменьшают модули по сравнению с расчетными величинами. Как будет показано в следующем разделе, в процессе приложения напряжений каждая частица дисперсной фазы может рассматриваться в качестве инициатора трещины. Трещина, образованная при нагружении, будет уменьшать модуль упруго сти перед разрушением. Таким образом, когда модуль упругости используется для расчетов при высоких напряжениях, его значения, измеренные при низких напряжениях, должны применяться с осторожностью. [c.34]

В предыдущих трех разделах показано, что каждый из трех факторов, определяющих прочность, а именно энергия разрушения, модуль упругости и размер трещины, связан с дисперсной фазой. В связи с этими определяющими факторами обсуждены пять параметров композитов 1) размер частиц, 2) объемное содержание, 3) связи по границам, 4) отношение модулей и 5) остаточные терлшческие напряжения, т. е. различие в термическом расширении. Последний из них важен только в том случае, когда композит применяется или испытывается на прочность при температуре, отличной от температуры его изготовления. [c.43]

Рис. 15. Зависимость нормированной прочности при изгибе (по оси ординат) от объемного содержания V дисперсных частиц А12О3 различного размера в натриевом боросиликатном стекле по данным [27] и [37].

Вторая система представляет собой композит SiзN4 — 31С [39], в котором могли возникать большие остаточные напряжения внутри и вокруг частиц 31С вследствие различия в термическом расширении двух фаз (а = 3,6-10" /°С и = 5-10" /°С) и высокой температуры изготовления (1750°С). Отношение модулей в этой системе было малым т = 1,35). Приведенные на рис. 16 данные по прочности показывают, что никакая из трех сёрий с различными размерами частиц не увеличивает прочности матрицы. Энергия разрушения этих композитов была обсуждена ранее (см. рис. 8). Для каждой из трех серий произведение уЕ существенно не изменялось при увеличении объемного содержания дисперсной фазы. В сравнении со значением для матрццы величина уЕ была несколько ниже для серии частиц 5 мкм, приблизительно равна для серии частиц 9 мкм и примерно на 50% больше для серии частиц 32 мкм. Из сравнения величин уЕ и прочности Ленг сделал вывод, что дисперсия частиц большого размера (серии частиц 32 мкм) существенно влияет на размер трещины, в то время как дисперсия частиц наименьшего размера не оказывает такого влияния. Дисперсия промежуточного размера (9 мкм) незначительно влияет на размер трещин. Как показано на рис. 12 и обсуждено ранее, вычисленный размер трещины также увеличивается с увеличением объемного содержания обеих дисперсий большего размера. Было [c.45]

Рис. 16. Зависимость прочности при изгибе оу от объемного содержания V дисперсных частиц 81С различного размера в плотной матрице из SiзN4 [39].

В заключение отметим, что размер частиц дисперсной фазы имеет, по-видимому, наибольшее влияние на изменение прочности трех указанных композитных систем. Хотя дисперсии частиц большего размера приводят к большим энергиям разрушения, они тацже представляЕОт собой более вероятные инициаторы трещин и образуют трещины большего размера. Так как увеличенная энергия разрушения и увеличенный размер трещины представляют собой конкурирующие факторы, определяющие прочность, должно быть принято компромиссное решение относительно размера частиц для получения оптимальной прочности композита при данном объемном содержании частиц. [c.48]

Дисперсно-упрочненные композиционные материалы. В отличие от волокнистых композиционных материалов в дисперсно-упрочненных композиционных материалах матрица является основным элементом, несущим нагрузку, а дисперсные частицы тормозят движение в ней дислокаций. Вьц.от.ая прочтгзсть достигается при размере частиц 10—500 нм при среднем расстоянии между ними 100—500 км и равномерном распределении их в матрице. Прочность и жаропрочность в зависимости от объемного содержания упрочняющих фаз не подчиняются закону аддитивности. Оптимальное содержание второй фазы для различных металлов неодинаково, но обычно не превышает 5—10об.%. [c.426]

Допустимое объемное содержание упрочняюш,ей фазы определяется технологическими возможностями получения равномерного распределения ее частиц выбранной дисперсности. Способ введения частиц [c.170]

В случае непроводящей матрицы с металлическими наночастицами перенос носителей может осуществляться либо переходом через барьер, либо туннелированием (прыжковая проводимость). В основном реализуется второй случай. Проводимость, естественно, зависит от свойств индивидуальных компонентов и их соотношения при определенном объемном содержании проводящего компонента возникают токопроводящие каналы и наблюдается резкое возрастание проводимости (так называемый перколяцион-ный эффект). Порог перколяции для композитов обычной дисперсности составляет, как правило, 15 —17 об. % проводящей фазы. Для прессованной композиции 2г02 + N1 (размер частиц соответственно 100 и 60 нм пористость около 40 %) резкое возрастание проводимости наблюдалось при содержании N1 27,5 об. % [8]. [c.69]

Устойчивость (расслаиваемость) — это способность шликера сохранять постоянную концентрацию дисперсной фазы по высоте столба суспензии при длительном стоянии в нагретом виде. При длительном стоянии шликеров происходит их расслаивание. Тяжелые частицы керамического материала под действием сил тяжести оседают, а расплавленная связка выступает вверху сосуда. Это важное технологическое свойство шликера определяет возможное время стояния шликера без перемешивания. Устойчивость шликера зависит от плотности минеральных частиц, их объемного содержания в шликере, гранулометрического состава порошка, вязкости расплавленного пластификатора. Расслаиваемость определяется как отношение объема отслоившегося па- [c.58]

На уровень прочности композиций оказывают влияние объемное содержание частиц упрочнителя, степень дисперсности и расстояние между частицами. Сопротивление увеличивается с уменьшением расстояния между частицами согласно формуле Орована [c.254]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...