Теория на дислокацията
Дислокапите играят основна роля в структурата и свойствата (предимно в силата) на DCM. Затова си припомняме какво представляват дислокациите и как възниква пластичната деформация на твърдите тела по време на плъзгане.
Дислокацията се разбира като специален вид линейни несъвършенства на кристалната решетка, които нарушават правилното редуване на атомните равнини.
Схема на плъзгаща деформация на ръбова дислокация.
Има ръбови и винтови луксации. Концепцията за дислокации е въведена през 40-те години на миналия век. 20-ти век Я. И. Френкел и Дж. Тейлър. Според схемата, дадена от учените (фиг. 4. IV), такова изместване в реални условия се извършва не чрез едновременното движение на една част от кристала спрямо другата (което изисква напрежения на срязване, които са с няколко порядъка по-високи от реално наблюдаваните), а чрез последователно, сякаш щафетно, движение на атомни равнини в кристала.
Както се вижда от диаграмата, преместването на ръба dislocapn през целия кристал води до изместване на част от кристала с едно междуатомно разстояние.Векторът на Бюргерс в този случай служи като мярка за големината на елементарното изместване. Пластичната деформация при реални условия, водеща до значителни премествания, е резултат от последователно изместване на голям брой дислокации.
Обяснение: оста на ръбовата дислокация минава през ръба на лепкавата полу- равнина. Векторът на Бюргерс е перпендикулярен на оста на дислокация на ръба.
Дислокациите, като разширени кристални дефекти, покриват със своето еластично поле на изкривена решетка много по-голям брой места от атомни дефекти.Ширината на дислокационното ядро е само няколко периода на решетка, а дължината му достига много хиляди периоди. Най-важното свойство на дислокациите е лесното им подчиняване и активно взаимодействие помежду си и с всякакви други дефекти на решетката Без да се разглежда механизмът на движение на дислокация, трябва да се каже, че за да се предизвика движение на дислокация, е достатъчно да се създаде в кристала неголямо напрежение на срязване от порядъка на 0 kg mm*. Вече под въздействието на такъв стрес, дислокацията ще се смеси в кристала, докато не срещне някакво препятствие, което може да бъде фасетирано зърно, друга дислокация. интерстициален атом и т.н. a Когато срещне препятствие, дислокацията се огъва. се огъва около препятствието, образувайки разширяваща се дислокационна примка, която след това се развързва и образува отделна дислокационна примка, а в областта на отделна разширяваща се примка остава сегмент от линейна дислокация (между две препятствия), който при действието на достатъчно външно напрежение отново ще се огъне и целият процес ще се повтори отново. По този начин може да се види, че когато дислокациите взаимодействат с препятствия, броят на дислокациите се увеличава.
В недеформирани метални кристали 10 6 -10 8 дислокации преминават през площ в 1 cm 2, при пластична деформация плътността на дислокациите се увеличава с хиляди, а понякога и милиони пъти.
29 Композитни материали в инженерството
Композитните материали (CM) се използват широко в инженерството. Използват се в авиацията, космическите технологии, автомобилостроенето, минното дело, гражданското инженерство.
Използването на композитни материали позволява да се увеличи мощността на двигателите, силовите и транспортните съоръжения, да се намали теглото на машините и устройствата.
Композитните материали с неметална матрица, а именно полимерни въглеродни влакна, се използват в корабостроенето и автомобилната индустрия (каросерии на състезателни автомобили,шаси, витла); От тях се правят лагери, нагревателни панели, спортно оборудване, компютърни части. Високомодулните въглеродни влакна се използват за производството на части за самолети, оборудване за химическата промишленост и в рентгеново оборудване.
Въглеродните влакна с въглеродна матрица заместват различни видове графит. Използват се за термична защита, спирачни дискове на самолети, химически устойчиво оборудване.
Продуктите от борни влакна се използват в авиационната и космическата техника (профили, панели, ротори и компресорни лопатки, лопатки на витла и трансмисионни валове на хеликоптери).
Органовите влакна се използват като изолационен и структурен материал в електрическата и радио индустрията, авиационната технология и автомобилостроенето; От тях се правят тръби, контейнери за реактиви, покрития на корабни корпуси
Композитните материали имат уникални топлоизолационни свойства (топло- и звукоизолация на салони, кабини, компоненти и възли на автомобили, промишлени и удобства).
Разработена е технология за производство на детайли от фрикционен самосмазващ се композитен материал, накладки на фрикционни амортисьори за пружинно окачване.
Дисперсно укрепените композитни материали (DCM) са намерили широко приложение в инженерството.
Материалите от този тип принадлежат към класа на прахообразните материали, в които металната или сплавната матрица е подсилена чрез изкуствено въведени фини частици с размер под 0,1 микрона в количество от 0,1 - 15%. Като втвърдяваща фаза се използват диспергирани частици от оксиди, карбиди, нитриди и други огнеупорни съединения.
Прахообразните смеси се получават чрез механично или химично смесване, повърхностно или вътрешно окисляване, разлагане на смес от соли, водородредукция или химическо утаяване от разтвори.
След формоване и синтероване се извършва гореща пластична деформация, за да се получи плътен, непорест полуфабрикат (ленти, ленти, профили).