Стр.
Предисловие . . • • •............. ^
Введение ...•«• .............
Гтава I. Сплавы эвтектического типа........ И
1. Термодинамика фазовых равновесий эвтектических систем ..... ......... 11
Описание системы............. И
Условия образования эвтектик ........ 16
Структура жидких эвтектик и эвтектическая концентрация . . . ........... 22
Связь СЕ с термодинамическими параметрами
системы ..... .......: . . 31
2. Основные представления о процессе кристаллизации................ 33
Образование центров кристаллизации ..... 33
Рост кристаллов ..... ........ 38
Феноменологическое описание процесса кристаллизации сплавов, .... ........ 44
3. Механизм и кинетика кристаллизации эвтектических сплавов ...... ........ 48
Зародышеобразование........... 48
Формы роста первичных кристаллов...... 63
Рост эвтектического зерна ......... 64
4. Морфология фаз и принципы классификации
двойных эвтектик .... ........ 76
Классификационные схемы......... 76
Факторы, определяющие микроструктуру эвтектик 79
Глава II. Формирование эвтектических композиций ... 83
1. Стационарный пласгинно-стержневой рост . . 84
Диффузионные процессы.......... 88
Переохлаждение на фронте кристаллизации . . 94
Критерии стационарного роста ......• 96
Экспериментальные исследования ...... 99
2. Условия формирования композиционной структуры 110
Тепловые ограничения........... ПО
Ограничение, накладываемое типом эвтектики 113
Концентрационная область композиционного роста 129
Экспериментальные исследования ...... 140
3. Дефекты микроструктуры эвтектических композиций ...... .......... 147
4. Влияние примесей на структуру эвтектических
композиций ..... ......... 160
Колонийная структура .......... 160
Морфология колоний........... 167
5. Моновариантные и тройные эвтектики..... 175
6. Фазовые превращения «еэвтектического типа . . 178
Монотектическая кристаллизация....... 178
Эвтектоидный и прерывистый распады..... 179
-Комбинирование направленной кристаллизации и
контролируемых превращений в твердом состоянии 184
1* Зак. 406 3
Стр.
Глава III. Ориентационные соотношения и строение межфазных границ , . . ............ 186
1. Ориентацчонные соотношения и механизм их установления ...... ......... 186
Типы ориентационных соотношений...... 186
Механизм установления связей....... 191
Образование и роль терминаций....... 194
2. Структура границ и межфазиая анергия .... 197 Глава IV. Механические свойства эвтектических композиций.................. 201
1. Деформация и разрушение при кратковременных
испытаниях . . . » . ......... 202
Выбор систем ..... ........ 202
Деформация . . . » . ......... 203
Прочность . . . „........... 213
Разрушение.............. 221
2. Ударная вязкость............. 225
3. Термическая стабильность и жаропрочность . . . 227 Стабильность формы упрочняющей фазы .... 228 Стабильность размеров . . . ,...... 234
4. Ползучесть.............. 238
5. Поведение композиций в .нестационарных температурных режимах............. 242
6. Усталость .............. 249
Глава V. Физические свойства эвтектических композиций 252
1. Электро- и теплопроводность........ 253
2. ТерМ'0-э.д.с. . ............. 262
3. Гальвано- и термомагнитные свойства..... 263
4. Оптические свойства........... 272
5. Магнитные свойства............ 279
6. Другие свойства и применение эвтектических композиций ............... 283
Список литературы ...... ......... 287
ПРЕДИСЛОВИЕ
Необходимость в материалах, способных длительное время нести высокие механические, тепловые и радиационные нагрузки, остро ощущается практически во всех областях современной техники. Попытки улучшить свойства существующих материалов методами химической, термической и механической обработки в различ-•ном их сочетании хотя и приносят определенные успехи, однако радикально решить проблему материалов новой техники, по-видимому, не могут. Здесь требуется новый подход, новые идеи. Одна из них основывается на хорошо известном принципе, реализованном природой в таких, например, строительных материалах, как древесина или костная ткань, и выражающемся в том, что совместная работа разнородных материалов дает эффект, равносильный созданию нового материала, свойства которого и количественно и качественно отличаются о-т свойств каждого из его составляющих. Этот принцип и положен в основу разработки нового класса материалов, которые называют «композиционными».
Данная книга посвящена одному из видов этого класса материалов — эвтектическим композициям, получающимся в процессе направленной кристаллизации эвтектик. Авторы принимали непосредственное участие в развитии метода направленной кристаллизации и исследованиях -свойств эвтектических композиций и имели возможность убедиться в перспективности этого направления.
Эвтектические композиции интересны не только как удобная физическая модель для всестороннего изучения свойств композиционных материалов. Их физические свойства — магнитные, термоэлектрические, оптические, эмиссионные — уже сейчас используют во многих областях техники.
При написании книги авторы исходили из того, что метод контролируемых фазовых превращений в целом может явиться одним из наиболее эффективных способов создания композиционных материалов с требуемыми структурой и свойствам1!!. Поэтому основное внимание уделено описанию физических закономерностей формирования композиционной структуры в процессе направленной кристаллизации, влияния условий крис-
таллизации на морфологические особенности фазовых составляющих, их дисперсность, установление межфазных кристаллографических связей, характерные дефекты (гл. I—III). В четвертой и пятой главах описаны механические и некоторые физические свойства композиций. Пр'и этом авторы учитывали, что к моменту выхода книги в свет объем сведений о свойствах композиций существенно увеличится, поэтому там, где это было воз-моЖ'НО, сделана попытка рассмотреть свойства на основе общих физических представлений с тем, чтобы в общих чертах прогнозировать ожидаемые в этом направлении результаты.
В настоящее время ни в отечественной, ни в зарубежной литературе не имеется систематического обзора теоретических и практических достижений в области применения метода контролируемых фазовых превращений для создания новых материалов. Авторы надеются, что эта книга облегчит специалистам, занимающимся созданием новых материалов, труд по сбору и систематизации разбросанных в различных изданиях сведений, касающихся данного вопроса, будет способствовать разработке новых идей, связанных с проблемой композиционных материалов, и тем самым стимулировать дальнейшее их развитие.
ВВЕДЕНИЕ
Разработка композиционных материалов, удовлетворяющих высоким требованиям современной техники, связана с решением целого ряда технологических и физико-химических проблем.
Применяемые в настоящее время методы формирования композиционных материалов можно разделить на две категории. К первой относятся все методы, в которых процесс получения материала начинается с раздельного приготовления элементов композиции — матрицы и наполнителя (волокна, пластины, сетки и т. п.). Эти методы являются многооперационными: за приготовлением исходных компонентов следуют стадии обработки их поверхности, совместной укладки и, наконец, соединения в компактную заготовку. Сюда относятся методы прокатки, прессования, волочения, литья в формы с наполнителем и различные их модификации.
При использовании этой группы методов, помимо трудностей, связанных с получением требуемых нитевидных кристаллов (волокон) и оперированием с ними, необходимо решать сложные задачи обеспечения прочной связи волокон и матрицы, их химической совместимости. Как показывает практика, механические и химические повреждения волокон в процессе формирования композиции являются важнейшими факторами, влияющими на свойства композиционных материалов. Химическое повреждение обусловлено физико-химическими процессами на межфазных границах, приводящими к растворению волокон или образованию нежелательных промежуточных соединений. Последнее существенно ограничивает возможности в выборе элементов композиции и вынуждает искать выход в применении специальных покрытий на волокнах, что еще более усложняет весь процесс получения материала.
Вторая группа методов связана с использованием различного рода фазовых превращений в веществах: с переходом из одного агрегатного состояния в другое (например, кристаллизация жидкости), с превращением в твердом состоянии (эвтектоидный распад) и т. п. Если в результате превращения в системе образуются две или более фаз, то, управляя такими параметрами процесса, как температура и скорость превращения,
Цена: 150руб.
