Диссипация упругой энергии в композиционных материалах на основе алюминиевых сплавов с некогерентными межфазными границами тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

Институт титаллуртаи им. А. А. Байкова

На правах рукописи

КАЧЕВСКШ АНАТОЛИИ НИКОЛАЕВИЧ

ДОТПАЩ4Я УПРУГОЙ ЭНЕРПЕ1 В К0МП03ВДЮННЫХ МАТЕРИАЛАХ НА ОСНОВЕ АЖИИЕВЫХ СПЛАВОВ С {ЕКОГНРЕНТНЬгЯ! МЕЖМЗНЬШ ГРАНИЦАМИ

Специальность 01.04.07 - " Физика твердого тела "

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Мэскьа - !Й02

■абота выполнена, в лаборатории фиэикохимии поверхности

ультрадисперсных порошковых материалов Института металлурги ям. A.A. БаЯкова Российской Академии Наук

Научные . ЭНСуЛЬТЗНТЫ: лектор технических наук, fipofeccop

/

Шоршоров М. X. ,

доктор физико-математических наук,

профессор Алехин В.П.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Лтцау Б. Г. , ,

доктор физико-математических наук, профессор Щермергер Т.Д.

доктор Физико-математических наук Янушкевич В. А.

Ведуиэя организация: НПО "Композит"

За*ита состоится —¿iÄA^^i—jgga г. в чзсое

на заседаний специализированного совета Д 003.15.03 пс заците докторских диссертаций при ИМСТ РАН, 117911, Москва, Ленинский проспект, 49, конференц-зал.

С диссертацией wozho ознакомиться в библиотеке Институт: металлургии им. A.A. БаЯкова РАН.

Автореферат разослан -Зп- ---1аея г.

Учены» секретарь специализированного совета Д 003.15.03

доктор технических наук ^i^-tÜT^" В. М. Блинов

ОВЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблем и. В последние три •ллетия наблюдается бурное развитие нового класса практически к конструкционных материалов - композиционных материалов (КМ). [ема КМ стала одной из ведущих в современном материаловедении, успешным решением связано дальнейшей развитие ряда областей : техники i5, б первую очередь, авиационной и космической. Это няется, с одной стороны, тем, что традиционные пути повышения ичесютх свойств конструкционных металлов и сплавов в эначл-ой степени исчерпаны и, с другой, требованиями енсокой весо-•'МектиЕностп материала, т.о. высокш.я значениями удельной ости и удельной жесткости. Кроме того зачастую в конструкцп-маториале требуется обеспечить определенный уровень спецпаль-пзических свойств - коэффициента линейного расширения, тепло-циости, демпфирования механических колебаний и т.д., а также чикс сочетания этих свойств. Например, для лопаток турбин и тей винтов наряду с высокими механическими требованиям! к рукционному материалу, необходимо добиваться повышенной деш-чей способности, поскольку результнрущеэ напряжение при ди-зских нагрузках обратно пропорционально величине демпфирующей Злости материала.

ian более перспективными и многообещающими КМ, в настоящее , являются материалы на основе алюминиевых сплавов, упрочнен-?лрерывнши высокопрочными п внсокомодульными волокнами, час-1 и нитевидными кристаллами (НК). Некоторые из ких, как то званные непрерывными волокнами бора и углерода волокнистые зиционные материалы <В1Ш) и диспарспоупрочешше частицами •ш спеченные алюминиевые сплавы САС I разработаны в плане тогии изготовления и изученности свойств до такой степени, с успешно применяют. Другие - ВКЫ М-Atf,Oi, - St-С и осо-упрочнешшэ IK КМ, несмотря на большую перспективность, все аходятся в стадии лабораторных исследований, Хвддао -уникальные потенциальные' возможности указанных Kit! как 1алов с заданным и широко регулируемым комплексом свойств, зованы* далеко_ не полностью. И одной из важнейших задач здесь гея изучение процессов .вэзимодёйбтеия и совместимости кошо-в КМ с целью выбора рациональной технологии получения и повы-

и с ни я их конструкционных и эксплуатационных характеристик. Успе иоо решение указанных задач требует разработки и привлечения ко методов испытаний КМ и в первую очередь методов нёразрущакщего контроля. В настоящей работе в качестве основного метода исслед вания выбран метод внутреннего трения (ВТ). >. Целью работы является решение фундаментальной : учной проблемы о механизмах релаксациошшх явлений в материалах некогерентнши поверхностями раздела между компонентами с выход на решение практически важных задач по исследованию структурной нестабильности в создании принципов проектирования гетерофазных материалов с заданными демпфирующими характеристиками.

На. 'защиту выносится: " I. Мзхаш!з:ш затухания механических колебаний и возможное?! .регулирования демпфирующими свойствами KL1.

2. Результату исследований спектра ВТ КМ на основе алшлпшн вых сплавов при различных тёшерагурах, амплитудах колебательно! деформации, частотах, видах нагружения л их анализ на основе да! ных по упругости и неупругости компонентов.

3. Методика и результаты исследований кинетики твердофазноз физико-химического взаимодействия компонентов КМ, "оценки эффекта ности барьерных покрытий на волокнах и коррозионно-механическогс поведения КМ.

4.. Методика и результаты исследований остаточных гершчесюл напряжений, их релаксации в матрице КМ.

5. Методика и результаты исследования ВТ л акустической шла сил в КМ в процессе деформирования.

Научная новизна и практическая ав sa о с i ь . В работе впервые проведено систематическое исследование спектров ВТ -КМ ка основе алюминиевых сплавов, упрочне ных волокнами бора, углерода, оксида алюминия, карбида кремния, частицами кремния в нитевидными кристаллами карбида крегяшя в ши . роком диапазоне температур, амплитуд колебательной деформации и часаот, различных видах нагружеаия. Для ВЕв проведен анализ спек ров ВТ на основе экспериментальных данных по упругости и неупругости |>аз, составляй®« композиции. Это позволило, показать, что " исследованной диапазоне тешератур демпфирующие свойства КМ, в с BOBHOV, определяются суперпозипией релаксационных процессов в кс понентах, а тою «кладом £ затухание механических колебаний нет

тных ыежфазных границ раздела. Последний вид потерь становит-ачителышы при ослабленной связи ког«юнэнт КМ за счет фрик-эго механизма, при развитии диффузионных процесоов на меж-к границах и т.д.

7редложен моханизм амплитудной зависимости ВТ гатерофазных залов, основанвдй на предположении о движении дислокаций в ;е КМ в поле вшвних и внутренних (остаточных термических) шний. В этой «лай бцла разработана принципиально новая ые- . 1 оценки термических напряжений в матрице МЛ методом ВТ и' ;ена оценка их изменения в матрице БКМ .И - Й в процессе икла, релаксации и после обработки жидким азотом. !о результатам исследований температурных и амплитудных зави-ей ВТ КМ определены температуры, при которых термические енкя в матрице превнмант ее продел текучести. Показано, что момент на кривых температурной зависимости ВТ монет обна-ться максимум затухания мехшшчеекпх колебаний нерелаксаци-ирироды.

Зиарукены и исследованы "деформационные" пики ВТ в гетеро-ыатериалах при пониженных температурах. Установлена их приз по величине релаксации Бордони определена степень пласти-тармической деформации матриц КМ.

плечается несколько новых и вакннх особенностей пика Бордо-этерофазных материалах на основе алюминиевых сплавов - невысокая концентрация примесей в матрице, висота и форма его 1 от числа термоциклов, термической предистории образцов я гатричеекпх размеров. В этой связи указано на решающую роль ;ении и поведении пака Бордони в гетерогешшх материалах ских остаточных напряжений. Из всего шогообразия теорий, ривающих релаксации Бордони, как проявление срундаменталь-йств дислокаций, с учетом отмеченных особенностей, наиболь-имания заслуживают модель Зегера-Парэ и ее модификация инским.

суадается модель "вакансионного насоса" В.П.Алехина и М.Х. ва применительно к процессу роста шкротревдш и пор в ге-ных материалах при термоциклировании. Двияущей силой лро-в этом случае, являются изменяющиеся термические налряже-обая роль здесь отводится стоку образующихся в процессе клнрйваняя вакансий к.иеафазиым границам.

Изучен процесс структурной релаксации в волокнах бора, обусловленный миграцией атомов бора е сердечник волокна. Определены параметры этого процесса:.{[ = 1,7 эВ и ^»Ю"^ с.

Обнаружен аффект резкого возрастания динамического модуля упругости некоторых гетерофазных материалов при диффузионном отжиге Этот эффект положен в основу разработанной новой наразрушающей методики исследования твердофазного физико-химического взаимодействия в КМ. Показано, что в общем случае физико-химическое взаимодействие в волокнистом боралшшши протекает в две стадии. Первая стадия - инкубационный период - соответствует, видимо, гете-рода®узии через окиснне пленки, их разрушению и образованию заро-вдшей новой фазы. Вторая стадия сопровождается резким и устойчивым рост,; .модуля упругости и определяется диффузионном подвиж-тастью атомов алюминия и бора в промежуточном слое продуктов реакции. Определены константы скорости и истинная энергия активации гооцесса прироста вцсокоиодулыюй фазы. Она оказалась равной 1,2 - 0,2 эВ. Показано, что применение барьерного покрытия на во-гакнах бора из карбида кремния толщиной 3,2 мкм примерно в 17 раз ¡ЕЕясает скорость реакции, а легирование алюминиевой матрицы Си и {сплав Д 16) пшгдет скорость взаимодействия примерно в 3 раса

Выявлены процессы структурной релаксации в контактах из улы-аадссперсных порошков кеда, обусловленные миграцией собственных гакузелыщх атомов и вакансий. Б окисленных УДП эти процессы полостью подавлена, что подчеркивает все особенности поверхностных ■осгояний в УДП. Хешсорбцня кислорода на поверхности УДИ и обра-овакие окисши: нлеао:; приводят к частичкой иди полной релаксации збыгочной'свободной поверхностной энергии. Процесс спекания ком-актов из УДЯ окисленной мэдн сопровождается ростом данзмического одуля упругости, чувствительного даяо к стадии десорбции газов, ти данные, а также результаты исследований изменения данашческо-о модуля упругости КМ при дгфВузионяом отжиге позволили сделать ывод о том, что в некоторых случаях упругие модули твердых тел ледует рассматривать как с трукгурно-чувс твитольные характеристики оказано," что повыиенные демпфирующие свойства УДП меди обусловлен развитой поверхностью ыажзеренных границ.

Установлена высокая эффективность метода ВТ при исследовани-х крррозионно-механической стойкости волокнистого утлэалшания в идаой я газообразной коррозионной среде. Так при 10-часовой вы-

иске в uni i4 вода, ВТ углеалшиния изменяется на 60Ü % и динами-кий модель сдвига на 15

Разработана методика совместного измерения ВТ и акустической ссли в тверди* толах в процесса деформирования, позволившая поить некоторое новые данные о кинетике и механизме накопления ревдений в гетерофазшх материалах.

Результаты исоледований применяются и могут быть применимы:

1) при разработке и оптимизации технологии изготовления КМ с анее заданным комплексом физических свойств (и в частности, пфирутацих) ;

2) при решении проблемы термомеханической совместимости ком-ентов ЮЛ и оценке его работоспособности с точки зрения терми-кой усталости;

3) при решении проблемы физико-химической совместимости ком-ентов КМ как при изготовлении, так и при определении верхней пературы использования.

Установка для исследования релаксационных свойств КМ и резуль-ц исследования взаимодействия на границе раздела матрица-волок-в ВК.1 - 8 мотодоы ВТ внедрэни на предприятии п/я P-G209 Москва) с годовым экономическим эффектом 100 тыс.рублей.

Апробация работы. Материалы диссертации док-шзадись и обсугдались на П и И ¿Зсосоюзных-научных конфарвпциях нитевидным кристаллам (Воронеж - 1974 и 1978 гг), 4 совещаниях механизмам внутреннего трения в твердых телах (Кутаиси - 1979, ?. гг., Батуш - IS85 г., Тбилиси - IS89 г.), 17 п У Всесоюзных ^роициях по коытозкцпошшп материалам (Москва - 1978 и ISOI ), постояглшк с-гкнипрах по рзикв прочности каетогодюишсс ш-ааяаъ (Ленинград - 1S80 и 1985 гг., »"шнек - IS82 г., Камеяэц -эльский - 1989 г.), постоянном семинаре по физико-т'ехнологичес-проблемам поверхности металлов (Ленинград - 1982 г.), У Все-зпой конференции по закономерностям формирования структуры авов эвтектического тина (Днепропетровск - 1986 г.), Всесоюзном [;наро по акустической эмиссии и разрушению композиционных мате— лов (Душанбе - 1987 г.), I Всесспзной научно-технической конфо-ции по композиционным материала],i в иородоразруиакщлх инструтлен-(Нвано-ФранкоЕСК - 1987 г.), ооютнаре по применению демпфируку-материалов в машиностроении (Икевск - IS59 г.) и /Московской дународной конференции по композита,! (1990 г.). Кроме того,

доклада были представлены на Международном симпозиуме по композ: ционным материалам (Патрас, Греция - 1990 г.) и Модцународной » ференции пб неметаллическим материалам и композитам при. низких температурах (Гейдельберг, ФРГ - 1990 г.).

Пу бликации . По теме диссертации опубликовано 47 ] учных работ,

Структура и объем работы. Диссёртш состоит из введения, шести разделов, выводов, списка литературы приложения. Объем работы 320 страниц машинописного текста, в тол числе 112 рисунков, 7 таблиц и список литературы из 341 иаимено! ний. .

I. Структура и основные свойства композиционных • материалов на основе алюминиевых сплавов, исследуемых в работе

Правильно выбранная технологическая схема и режим получения КМ оказывают решающее влияние на формирование структуры и свойст материалов. Поэтому в этом разделе кратко рассмотрены способы по лучения КМ на основе алюминиевых сплавов, исследуемых в настояще работе и приведены их важнейшие свойства (предел прочности и модуль продольной упругости). Для всех КМ показаны фрактограмтлы по верхнеетей излома, также характеризующих качество исследуемых ма тёриалов.

Волокнистый боралкшшШ был получен методами диффузионной сварки под давлением и поперечной прокатки пакета плазменных пол фабрикатов ВКЫ Ж-В. Объемное содержите волокон бора составлял -10, -25, -45 и -50

Рассмотрен технологический процесс производства упрочненных непрерывными волокнами углерода, оксида алшишя и карбида кремн: на бескерновой основе ЕКМ методом вакуушо-компрессионнон пропит: Объемное содержание волокон было с остве тствепно-50,-45 и~30 %. Приведены некоторые основные характеристики изготовленных ВКМ и армирупцих волокон.

- Сдоеность ориентации нитевидных кристаллов в металлической матрице пока не позволяет реализовать их высокие механические свойства в композите. Метод пропитки "на проход" был использован для получения исследуемых в настоящей работе КМ на основе сплаво

з ' карбида кремния. Приведены основные характеристики этого КМ, гевидных кристаллов карбида кремния и проютлепйих пороцдоЕядис-эсноупроченных. алюминиевых сплавов системы САС I. В порошковых

системы СЛС I объемное содержание частиц крешшя составляло %.

Дяя всех вшеперечислешшх гетерофазных материалов фазаны ?оды изготовления образцов. • •

Отмечено, что практически все исследуемые в настоящей работе были получены в ШО. "В1ЩГ. •

П. Методы измерения внутреннего трения

Аналитические возисстбсти [.стада ВТ таковы, что позгодшл йерепцировать процессы, протохашдго в компонентах ОД и прсцзс-на менфазшх границах. Поэтому при выборе методик изучения ВТ в учитывалось одно ваяное обстоятельство: очень трудно или прак-эоки невозможно выбрать одну методику для исследования армирую- ' : кошонент, имеющих микронные размеры в диаметре и Kid. Кромо то-чрезвычайно важным для гетерофазных анизотропных материалов яв-. тся вид нагружения и частота при измерениях ВТ. В связи >:■ этим шлось использовать несколько методик измерения ВТ и упругих ди-ичееких модулей IC.1 и их помпон, ^т, модернизированных с учетом тавленных задач: обращенный крутильный маятник, шкромаятник в х модификациях, метод элекгр.;« этического возбуждения изгибных ебашш, метод механической связи (Форстера), метод составного ' ратора и метод совместного измерения ВТ л акустической омзсспя роцессе деформирования. Последний из указанных методов был ис- ■ ьзован впервые и позволял одновременно с кривой деформирования зриала регистрировать изменения ВТ, .динамического модуля сдвига азличные характеристики Сигналов акустической эмиссии с локациях источников. Экспериментальная установка была реализована в:. ' А им. А.Ф.Иоффе АН СССР в лаборатории физики прочности композитных материалов на базе мнш-сисгеш для изучения акустической зепт! с применением процессора Э-60 и шии-ЗВМ. Ечок-схема уста- • ai приведена на рис. I.

Это позволило измерять ВТ и упругие модуле Ш и "их кошонент. п^ольша,.в.взга&юх колебаниях or дорй

машины

Рис. I. Бяок-схема эксшриыенгалшнои установки для совестного измерения внутреннего трения и акустической эмиссии в процессе ДефорМИПО-ЕаНЛЯ

02 кГц в температурном диапазоне 6 ... 1500 1\в широком интервал жглитуд относительных деформаций ...

В этом разделе приводятся йлок-схеш всех указанных выше экс-ерймоитальних установок и их технические"характеристики. Рассмот; ели методические аспекты измерения ВТ и динамических модулей ул-

^uojrJJEicjiuii HdHUjJöiiilM этил величин.

Ш. Исследование физико-химической нестабильности гетерогенных материалов методом внутреннего трения

Этот раздел дродваряэтся литературным обзором по проблеме фи-1к0-хмгаческ0й совместимости кошоненг Ki,i, где особое внимание 1елено ницетической совместимости. Отмечается, что исследуемые в ютоящей работе КМ охватывают практически все типы связи по ыек~ 131ШМ границам и, по крайней мере, 2 класса из 3-х по типу хищ-юких реакций (классификация А.?.1еткалгра). Показано, что определе-ie количества (толщины, объемной доли) продуктов реакции на незваных границах является одной из наиболее трудных задач при ис-эдоваши кинетики твердофазного физико-химического взаимодейст-я в КМ. Эта задача в большинстве исследований решается с помощью тодов металлографии, электронной микроскопии, ми'крорентгеноспект-лыгого анализа и разупрочнения КМ. Указана ненадежность и проти-речпвость имеющихся в литературе данных'о кинетике физпко-хими-ского взаимодействия компонент КГИ.

Экспериментальная часть третьего раздела начинается с рассмот-ния упругих и иеупрутих свойств волокон бора. Эти результаты <ян как дл<т исследования структурных превращений, так п птп аня-зе релаксационного спектра кошозиций, в состав которых еходят эные волокна. Кроме того, они интересны с позиции изучения меха-, шов затухания механических колебаний в материале с нокогерент-ш мёафазными границами, поскольку борное волокно само представ-!Т собой шкрокощозиг, состоящий из вольфрамового сердечника и ■ >ной оболочки. Показано, что широкий пик БТ релаксационной прл-И при 650 К (крутильные колебания - I Гц) и при 850 К (изгиб-I колебания -1 кГц) обусловлен меяфазннм диффузиошпш взапмо-;ствием в волокнах бора с энергией активация процесса И « I,? зВ Г0 «Ю--^ с. Ведущим процессом при этом является диффузия ато-; бора в сердечник волокна. *

Результаты исследований высокотемпературного ЙТ и лянампсс- • . модулей упругости KW при крутильных иазгшных колеоашии: пи-али, что только динамический модуль Юнга является1чувстльтель-и. надежной характеристикой процессов фи з ико-хими ч е с к ог о вз'аи-эйотвия до меяфазныы границам. Модуль сдвига и ВТ в этих усло-

■ъ , --- — ------- ..X»»* имышиин V (Цмчимш V

упругости КМ при диффузионном отжиге объясняется увеличением д высокомодульной фазы за счет уменьшения доли матрицы (рис. 2).

Рис. 2. Кинетические кривые относительного изменения продольного динамического модуля упругости ВИЛ Aß-B ( V 0,45) в процессе диффузионного откнга при: 1,2 - 908 К, монослои, полученные при различных режимах плазменного напыления; 3 - 908 К. диффузионная сварка под давлением» 4 - 908 К, мо-нослол £КМ Ав-В (SIC ); 5-853 К, монослой; 6 - 903 К, монослой волокон, впресоо ванных в фольгу из сплава Д16. Для кривых 1, 4 и 5 режим плазменного напыления одина ков.

Относительное изменение динамического модуля упругости в процес

^.азих;о-ХЕШ'1СС1;ого ЕзаицадоЛсткзя, цапранор, в волоишстш бора минии, подчиняется следующему соотношению:

- л-v"и!о) (I)

го позволяет оцепить огненную полп црщюрг>)т v.npwofi i-nw п Ш VM(t). Ь cöj'on случае взстшдбЗсгаю в m-ott котаозите npo-jo-wi в дъе сю паи: ntäpr-чя сыинл - ин'^бчпмоннчй период - iv,oy»!f>f-гъует, rHiii'MO. 'fiipea 0:<1ЮН':0 :! . ]■ •' vr>;-vx!i"n

образованию зародышей новой фазы. Вторая стадия характеризуется !зким и устойчивым ростом модуля упругости и определяется диффу-юиной подвижностью атомов В и Л2 в продукте взаимодействия, тоделены константы скорости и истинная энергия активация щутуч;-[ прироста высокомодульной фазы. Она оказалась равной 2,2 зВ. По-запо, что примепениа барьерного покрытая на волокнах бота из рбида ьрэмния тащиноЗ 3,2 .тел примерно в 17 раз сникает ско-

С'ХЬ , а ЛйГИриВсШиЗ ¿UilGi.iliiiilGiiüU Ыи'ГрПЦЫ |\|ОДЫи И МахНИош

плав Д16) снижает скорость взаимодействия примерно в 3 раза.

Исследования структурной нестабильности волокнистого утлоаяю-ния проведены методом ВТ при крутильных и изгибных колебаниях в кууте и на воздухе при высоких температурах, а также в условиях здойстеия коррозионной среды. Как и для ВКМ Л?- В здесь наблнь этся увеличение динамического модуля Юнга при выеокотешшратур-л отжиге, обусловленное образованием карбидной (Тазы МчСз . ■

т

зояалйо, отсутствие в литературе данных по величиио модуля уи-?ости карбидной фазы, не позволило определить кинетические па-гетры взаимодействия в этой систем?'. Обнаружен эффект роста ди-мческого модуля упругости RKJJ М - С с увеличением теипорату-выше комнатной, что обусловлено изменением упругих свойств угодных волокон в результате выпрямления фибрилл под действием шческих напряжений в композите. Исследования коррозиош:о-мэуа-еской стойкости утлаалшшшя, проведенные иа обращенном кру-ьном маятнике в условиях воздействия паров воды при 373 К пока-и, что наиболее чувствительный характеристикой, в этом случае, яется ВТ. Так при IO-часовой вндоржке в парах воды ВТ углаала-ия меняется на 600 %, тогда как динамический модуль сдвига Еса-на 15%.

Применение метода ВТ оказалось аффективным и да: исследования этики спекания улътрадисперсных порошков мед;!. Если в ко.млйктах зеокпслешшх УД11 меди наЗлюднатея несколько ыо^шх ро.!й|«мроз-процессов, обусловленных миграцией собственных мс-тузелышх

иеуиуугоота полностью подавлены. Это обстоятельство подчерк ет особенности поверхностных состояний в УДП, т.к. хемосорбция лорода на поверхности УДП и образование окиснкх пленок привода: частичной или полной релаксации избыточной свободной поверхнос: энергии. Особый интерес вызывает поведение динамического модул; упругости окисленных УДП в процессе нагрева и последующего окш Наблвдаемое повышение этой величиш как раз и характеризует юн тику спекания порошков, чувствительной даже к стадии десорбции зов.

И в последней части третьего раздела обсувдаются аналитиче кие возможности динамического метода измерения модуля. Юнга ковд снроЕаннык срад. На основе вышеприведенных данных, некоторых ре зультатов других авторов, делается вывод, что динамические упру модули в определеннее случаях следует рассматривать как структу но-чувствителыше характеристики.

1У. Исследования физической совместимости фаз композиционных материалов методом внутреннего трения

Этот раздел диссертационной раооты начинается обзором лите; туры по указанной проблеме. Особое внимание уделено методам исс. дования остаточных гэрьшческих напряжений и деформаций в кошош тах 1и.!. Показано, что исчерпывающая теория разрушения повархнос! раздела КМ, механизма возникновения и роста пор в них в условия; термопйклировяния, все епр» ,гчлят<я от яячертечнч. Не изучен ни ят< паришнтальис), ни теоретически иерэход от накопления нластичаскс деформации матрицы к нарушению связи по поверхностям раздела.

В первой экспериментальной части четвертого раздела приведе результаты исследотидй то^азратурдах гагнекместой ВТ КЕЛ при кру тилькых колебаниях в процессе тариоциклирования. Обнаруженный гн терезис кривой ВТ охлаздении, а такие неупрутий э'Кект пере-лаксациопной природы, сопровождавши значительной деградацией да намических упругих модулей, связывается с началом пластической д

"деформационного" пика ВТ коррелирует с критической температурой выше которой появляется гистерезис ВТ. Для различных гетерофазпы

ж ало в, наследуема в работе, эта температура лежит в пределах Ю К (GAC I - глобулярный) до 620 К (волокнистый углеалюминпШ. По результатам исследования возврата ВТ в температурной об-I, где наблюдается гистерезис ВТ, была определена энергия ак-сяи релаксационного процесса, ответственного за возврат. Она лась равной 0,4 эВ, что близко'к энергии миграции вакансий и шлексов в алшинии.

Несмотря на некоторые общие черты низкотемпературного ВТ веемых гетерофазных материалов на основе алюминиевых сплавов, дом из композитов проявляются и специфические эффекты неупру, присущие только конкретному материалу. Поэтому эта часть ла по исследованию ВТ в ИЛ при пониженных температурах разбит сть пунктов. Выделим наиболее значимые результаты, описанные х пунктах.

Удивительно, но в хорошо от окно иных гетерофазных материалах зове алюминиевых сплавов в большинстве случаев наблюдается лум затухания механических колебаний, обусловленный релакса-Зордони (рис. 3). Природа максимума установлена оценками л активации процесса по частотному сдвигу на пять порядков, зованием соотношения Аррениуса между частотой и температурой а также расчетами частотного фактора процесса. Они имеют ия Н » 0,12 - 0,02 зВ и г, * ИГ1 с. Удивительно здесь то, фект выявлен в хорошо отожженных КМ даяе на основа слокноле-нных алюминиевых сплавов. Как .известно, пик Бордони в ГЦК -ах появляется только после холодной предварительной деформа-оэтому мояно утверждать, что в процессе даже одного низко-этурного цикла 290 ^ 77 К матрица Kid претерпевает заматнута юскую деформацию. Если использовать известную линейную за-зть высоты пика Бордони от степени предварительной холодной щин металла (для t 3 %), то можно провести оценку степени зскай пластической деформации матрицы гетерогенных материа- . I низкотемпературном цикле. Она составила.я' I %, что оказа-шшм при дальнейшем рассмотрении вопроса накопления поврезде-3:1 при терлоциклировашш. Отметим еще несколько еэлных осо-гей пика Бордони в гетерофазных материалах - еысотэ и форма эисят от числа гермоциклоэ, объемного содержания фаз, терми-предыстории образцовой М геометрических-размеров. Указана ш роль термических напряжений в формировании релаксации

рпй, рассматривающих релаксацию Бордони как проявление фувдамен тальных свойств дислокаций, наибольшего внимания заслуживают мо дель Зегера-Парэ и ее модификация Б.М.Даринским. Полученные в н толщей работе новые экспериментальные данные об особенностях во шшювения и поведения пика Бордони в гетерофазных материалах т бут своего теоретического осыыслешя, т.к. была реализована ун кальная возможность наблодения релаксации Бордони при измештци ся внутренних напряжениях термического происхождения. Отметим, пику Бордони в исследованных материалах часто сопутствует ряд д гих деформационных пиков, идентифицируемых как релаксации Нибле та-Уилкса и Хаситути.

В алюминиевых сплавах, упрочненных нитевидными кристаллами £ .Гц

КГ/Т,

мах

Рис. 3. Зависимость частоты пита Бордони от обратной температуры для алюминия (0) по литературным данным и мя КМ: I-C1C Г-50; 2-САС 1-400; 3-Ж6+20 об Л HKSit ; 4-водокаистый углеалкш-Ш1Й; 5 - СДС I - глобулярный; в - волокнистый боралшшшй; 7 -

тухания механических колебаний нерелаксациощюй природа. Ецсота форма его зависит от числа низкотемпературных циклов. Приведено ъяснение этого эффекта, основанное на "включешж" фрикционного ханизма потерь по межфазним границам. Энергетические потери по ому механизму, приходящие на один нитевидных кристалл за цикл и увеличении деформации с до 2ЫЕ будет

«Ав Г .

V * ] <4 (а)

есь Гм с - радиус и длина ПК, 1 - деформация матрицы, К = 2ТГ(жесткость по Келли), Я - расстояние ;,гедцу ПК,

соответствует началу межфазного скольжения и определяемого 'выражения:

в М - коэффициент трения, X - расстояние от конца НК, а тер-ческие напряжения в матрице пропорциональны интегралу

Согласно предложенному механизму потерь, увеличение ВТ в оцессе охлавдения обусловлено раскрытием трещин по меяфазнш аницам и их вкладом за счет трения скольжения. Уменьшение не ВТ и дальнейшего охлаждении связано с меньшим вкладом в затухание . зния скольжения за счет уменыаення площади физического контакта з. При отогреве от азотных температур, растягивающие напряжения матрице становятся сжимающими (прохода через точку инверсии) и оисходит обратная процедура закрытия трещин, сопровождаемая икцаонными потерями упругой энергии.

Исследования температурной зависимости БТ Ш.1 ^0а виляют острые и нестабильные максимумы БТ при изгзб/шх колебаниях, -видимому, нерелаксационнои природа. Температурное положение их высота зависят от числа тсрмоциклов, термической предыстории об-зцов и шло зависят от амплитуды колебательной деформации. Зиди-ЕзаимодейстЕке упругих поло;; язырсактиЯ коицоитргсгоров (ярмя-ацая (Ьаза) с упрутиш полили скопления дислокаций матрицы в вар-№ трещины в приложенной внешнем ноле лерлзмсшппс-налрялкш! пра-цгс к элевентарины актам раскрытия-закрытия мшгротреееш л. р.-£-

сеянию энергии колебаний резонансным путем. Роль термических нап ряжений в матрице при этой сводится к обеспечению условий для пр явления резонанса - они должны быть минимальными. Подобный пик В' наблвдался таете в полуфабрикате ВКЫ Л С - С .

Практически для Есех материалов в области температур 220 .. 250 К обнаруживается пик ВТ нерелаксацнонной природа, обусловленный началом пластического течения матрицу под действием термических напряжений.

В следующей части четвертого раздела приводятся результаты „ исследований амплитудных зависимостей ВТ некоторых гетерофазных материалов. Для БИ.1 Д Г - В была обнаружена интересная особенносп значение критической деформации композита при всех температурах меньше таковых, отдельных его фаз. Этот факт был использован при разработке методики оценки термических напряжений в матрице бор-алтсминия методом ВТ. При это;,: предполагается, что эффект уменьшения значений критических деформаций ВКЫ по сравнению с матрицей свободной от волокон, обусловлен началом движения дислокаций в ма рице ВКЫ в поле внешних и внутренних остаточных термических напря жений. Для этих условий показано, что

|бД -АС* (3)

где £ -"критическая деформация при измерениях (3 * (£) "В соответствии с зависимостью (3) была проведена экспериментальна оценка изменения остаточных термических напряжений в матрице ВКМ Д - 8 при термоцикле, после обработки жидким азотом (рис. 4), а таюге в процессе их релаксации. Интересно отметить, что определен ная по этому методу температура начала пластического течения матрацы под действием термических напряжений коррелирует с температурой появления гистерезиса В1 и впоследствии было подтверждено методом рентгеновской тензометрии Т.Р.Степановой.

Обработка экспериментальных данных исследования релаксации термических напряжений в матрице ВКМ Л Е-В в рамках теории Гар-ш'кга, позволила рассчитать величину энергии активации процесса. Она оказалась равной 1,2 эВ, что скорее всего соответствует диффузионному характеру процессов, ответственных за релаксацию напряке-ива в матрице Ей!. .. "'

шварц и Гранато предложили в качестве предела -шкротекучести

Рис. 4. Изменение термических напряжений в матрице волокнистого борапшання X V =0,45) при

Г¿рш04*ии;й И ¡¡.ОСЛО оОраии!^ одДьшЗ ¿¿шчдо»

ри измерениях на ультразвуковых частотах рассматривать амплитуду олебашй, которая с изменением температуры обеспечивает поптояпгкй

рОВСНЬ а?!ПЛ!*гптгтп,п—г5пЛЗИС11"1лГО ^ мл-^тгу

Зщим декрементом и ашиштудао-нс-завпсщал.; фоном. Такого рода рз-^льтаты получены для САС 1-50 и САС 1-400 .в температурном диапа-же 6 ... 300 К, позволивиио показать и;: взаимосвязь с тсмясглту -ша релаксационных процессов в КГЛ.

яка вопроса накопления поврсэдекиЛ в гетерогенных глгорпхчах в юцесса термоцшишрованля. Б ней приводятся сценки-пластической

иллюстрируется также дилатометрическими измерениями. В процессе

термоцикдшрования КГ;1 под действием термических напряжений проис;

образованием на поверхности раздела матрпца-уцротаитель сконлеш подышшх дислокаций. При досгигсеиии шкотороД «¿инамеокоД ьдог-цостя дислока'чш в отдельных макрообъешх К,! (иалболеи вороятно местах гетерогенного зароздошя их на мезщлзных поверхностях раз дела) будут возникать дополнительные микротрещиаы и поры. Рост 1 возникновение их может осуцествллтьса за счет стока образующих^ вакансий к границам раздала (раз. На зто указывает результаты оце ки энергии активация процессов возврата ВТ, релаксации термгаеск шшряшшй, шига^ии 'гаг^хшшя «ггиа^смас: ксл^й:п;й ратурах близким к комнатным и некоторые .другие данные. Таким обр зоы, при термоциклировашш г'етерофазных материалов монет реализо вываться модель так называемого "вакаысионного насоса" В.П.Алехи и М.Х.Шоршорова под действием изменяющихся как по знаку, так и п величине, термических напряжений.

У. Внутреннее трение и акустическая эмиссия материалов на основе алюминиевых сплавов при деформации растяжением

Этот раздел диссертационной работы посвящен совместному исследованию ВТ и акустической эмиссии в КМ на основе алюминиевых сплавов при деформации растяжением. Отмечается, что такого рода и&мэрешя в гетсрофазшс: материалах, выполненные впервые, ваяш как для теории и практики методов ВТ и акустической эмиссии, так в плане изучения механизмов и кинетики.накопления повреждений в 1 в процессе нагружения.

Параллельные измерения ВТ и акустической эмиссии алюшниево] сплава при деформации растяжением, представленные в первой части настоящего раздела, были проведены с целью облегчения интерпретации •последующих результатов исследований КМ на его основе. Отмет! наиболее общие закономерности, полученные в этих экспериментах. Резкому возрастанию ВТ вблизи предела текучести алюминиевого спле предиесгвуег более плавное возрастание уровня затухания в упруго! области и незначительное изменение в области деформационного упрс

:вшш. и увеличением скорости деформирования энергетические потери юзрастают, что сопровождается ростом интенсивности сигналов акус-ической эмиссии. Вовлечение в процесс неупрутой деформации новых бъемов материала (о чем свидетельствуют данные локации сигналов кустической эмиссии и визуальное наблюдение полос скольжения на оверхности образцов) сопровождается изменением уровня ВТ.

Во второй части пятого раздела приведены результаты совмостно-о измерения ВТ и акустической эмиссии в ходе деформирования растлением волокнистого боралюминия и армированных НК 51 С композитов, ак и в предыдущем случае, здесь наблюдались согласованные изменена ВТ и акустической эмиссии (рис. 5, 6). Сделан ряд выводов

Рис. 5. Изменение ВТ (I), квадрата собственной частоты колебаний (2) КМ Д16-20 об.Ж <¿1С при деформировании рас тялением (3) со скоростью е. ■"

'---О Л I •"■ А'1 • ----»»»-,-•

плане сведения к минимуму аппаратурных потерь при измерениях ВТ, к и в плане информативности получаемых результатов. О различных руктурниг уровнях деформация, к которш чувствительны характс-

оиходшдо рассматривать как интегральную характеристику материал то- акустичоская эмиссия является локальным свойством.

10!.

Рис. 6. Распределение аьшшгуда сигналов акустической эмиссии по всей длине образца ЮЛ Д16-20 ой.% 1Ш ^иС в процесса деформирования.

Заключительная часть раздела посвящена рассмотрению вопроса шкошгании поврездений в гетерофазннх материалах в процессе йагра гения, На основе экспериментальных данных, изложенных Еыне, была фоведеии оценка шииьациошых объемов процесса ьласг^чьекс-й де*; гации алюминиевого сплава и КМ на его основе, армированного НК ¡ри б том использовали соотношение .В.С.Постникова, С.Й.Шшкова и

для БТ при малых амплитудах колебательной деформации образца корооти макроскопической пластической деформации £ в уело-х одноосного нагрушэния:

и) - круговая частота, К - постоянная Больцшиа и О- - мо-ь сдвига. Вычисление акишационпого'объема V* К1.1 Д.16 + О об.% Ш Э1С , дает величину - 7,2 • М-^ м3, тогда как матричного сплава эта характеристика имеет значешт - 2,2 •

м3. Если воспользоваться представлениями 5олтема о ВТ при отической деформации металлов, то модно нроьнсти оценку • энщч'ИИ ива'11и образоьащ-ш вакансий и , Согласно этой модели

Е - модуль Юнга, д(Зв - амплитуда растягивавшего напряжения изгорониях ВТ. Дня КМ опертая активации образования вакансии залась равной 0,45 зВ и для алюминиевого сплава - 0,05 оВ, что цетельствует о существенном облегчении процесса образования Еа-лш за счет некогеренпшх меифазпьсс границ в КМ. Этот момент, а ко результаты оцошш актипационнсго объема, говорят в пользу утоненного Кристианом с соавтораш механизма разрушения К/,! ■ ЦК 61С путем заровдення, роста и коалесцешдш пор.

Процесс накопления разрывов волокон при нагруаепил ЬКМ Л¿-8 шчальной стадаи деформирования, сонровоадался снижением- демп-вдей способности материала, Этот несколько неожиданный эффект объяснен с помощью предложенного С.ТЛЬшзйко с сотрудниками и )следни0' года развиваемого в лаборатории А.П.Лексовского подхода юцессу накопления повреждений в ЬКМ с позиции энергоемкости дассипативиой способности композитной ерэдц. Ваяно здесь то, ссЕОбоРЛР&тля энергия «ттругой /"-Хлри^'и »ото'ич пог^о рго рчя-I рассеивается необратимым ооразом как вдоль самого архцущего «на-, так и в матрицу кутем образования в ней трещин. Пожалуй, эксперименты, являются поршш пряж.! додгвоходопнем право;юр-н вшеуказанного подхода к накоплению повроддеьцЦ в ИШ при угении.

(4)

(5)

¡Си ^.дажо/.Ш!, ^-щл...« ¡¡цЯ '•'<-■ к; X

_Нанннаетея ?трт..раздел с анализа проблемы демпфирования/ко. баний с переходом к критическому обзору литературных -данных по.. демпфирующим свойствам материалов с иекогеренхннми межфазцыми Г] ницаш. Особое внимание уделено аналитическим зависимостям, они-С1шаи1Ц1м ВТ ЮЛ. При переходе к рассмотрению экспериментальных ре зультатов, Ъыло сделано несколько замечаний. Принципиально вахт мл среди них' яв'ляетоя замечание о том, что анализ спектра ВТ ХМ необходимо проводить на осново даннш: по упругости и неупругоси кошонентов композиции. Б этом заключалась идеология научного пс иска принципов изготовления и конструирования демпфирующих конце зитных структур. Второе'замечание относится, к результатам исслед ваши; токператлрша зависимостей ВТ в алшшхудао-гозаваецкой облает-: измерений,'которые било предложено рассматривать как шни-ыалыгую демпфирующую способность материала Ц- . При малом затух

НИИ

се)

и при большом затухании ( ^ >10.%)

Ц- ~ [{- ^крС-г^бГ^)! 400У» (7)

При аналитическом списании спектра ЕТ В1ЭД первоначально ис-пользоЕали следующие предпосылки, Очевидно, для гвтерофазных мат риалов рассеяние анергии механических колебаний -будет определять вкладом каждой Фазы и зависеть пакже. от их объемной доли. Для такого материала с числом фаз, равным К, при фиксированной частоте колебаний ^ тешвдогурнуи эаввсииооть ВТ' монно представить

«¿йилч^ + с^ (8)

где У г? - вклад энергии,'рассеянной на границах раздела фаз. Э: выражение типа правила аддитивности неуиругих свойств для КМ, бы. использовано при анализе тешературного спектра ВТ волокнистого < ралшинш при крутильных и цзгибных колебаниях, показавших удовл< зорительнув аппроксимацию экспериментальных зависимостей

СГЧт:

1о по мере накопления экспериментального материала дия других ВЮ

о

том числе дал композитов на основе полимерных матриц, принта к личению о необходимости учета так же и упругих свойств компонент более радикальным образом были изменены эти предетавленпя при тильных колебаниях. Если рассматривать BKI.1 как трансверсально-rponiiyio среду, к которой приметила полидасперсная модель Хаши-я Розена, то.такая структурная модель 1Ш позволяет перейти к змотренип отдельного ооотавного цилиндра. Тогда следуя предетав-1ям Т.Д.Шермергора и О.И.Мешкова для. двухслойного цилиндра, мож-юлучить

r-i .. М'гУн&'-ой -Q e Qt + Gwn-ve)*g,v' (9)

юднее выражение наиболее точно описывает температурную зависишь ВТ однонаправленных ЕКМ прп крутильных колебаниях в амшщ-го-независпмой области. Это подтверждено было результатам! рас-IB спектра ВТ .ВКМ JJf- S , Jt-C- и стеклонаполшнннх полиаце--й по данным упругости и неупрутости их кемпонентов. При изгиб-колебаниях свектр ВТ Б!® описывается формулой

n-1- Q"i-EfV>gH-Ew-g-V) (то

w - Ei'V+Ep,-(l-V)

показано в диссертагрюшюй работе, формулы (9) и (10) должны ржать слагаемое Q~rf> , отражаицео вклад ыежфазшпе границ раз-в рассеяние упругой энергии Kid. Вклад CTq, становится значи-ifflfri при несовершенной связи компонентов, при высоких тешера-х и т.д.

Анализ зависимостей (9) л (10) показывает, что для получения з повышенной способностью к диссипации упругой энергии, нооб-',га обеспечить высокое значение отношения Q«/С\{ и (или) ьшать отношение упругих модулей G-j /, Е^/Е^^. Если первое вис нетрудно реализовать подбором матричного сплава и его тор-канической обработкой,'то вторая часть рекомендаций может быть зствлена лишь в узких pat.ntax. В работе показано, что перевод wia в ультрадисперсноо сосгошше, позволяет значительно повц-демпфирущие характеристики за счет развитой поверхности мея-яных границ.. Применение такого рода материалов в КМ является активным направлением.

На основе классификации В.С.Беленького и В.С.Постникова, в re проведена оценка демпфирущ-ix свойств всех исследованию; КМ

на основе алшинновых сплавов.

Лдн ВЫЛ Л?-В осуществлена проверка выполнимости правила.; дитивности для продольного модуля упругости и известного соотт ния для модули сдвига в интервале температур 300.... 800 К.

Последняя часть шестого раздела посвящена рассмотрению во: мощностей регулирования дешфирующшл свойстваш ¡Ш. Цроведенн; оценка донпфир'дацих характеристик композитов, как уже отмечаДо« отвечает минимальному ее значонию; т.к. амплитуды относительны: деформаций в этих измерениях не превышали Ю-5. Увеличение аш. туда колебательной деформации, как правило, сопровождается рос: демпфирующей способности КМ, обусловленному микропластичносгы ыатри.;ы. Особая роль при этом принадлежит остаточным тершческз напряжениям.

Тог факт, что демпфирующие свойства Ш.д в'рабочем интервал« ^температур определяются суперпозицией релаксационных процессов компонентах, приводят к очень валноыу для практшсп выводу о во; ности регулирования Ц- за счет целенаправленного подбора кош нентов по релаксационным и упругим характеристикам и варьирова! их объемных долей (зависимости (9) и (10)). Более того, при такс подборе в прщщте возможно уке при конструировании К1.1 учесть I и частоту колебаний, а также температуру эксплуатации конструкт из КГ/1, когда дег.-шфирущио свойства его будут заданными. А для. I кретных вибрационных систем путем изменения объемного содеркаш волокон мо^но варьировать модулем упругости для того, чтобы сое венная частота колебаний конструкции не совпадала с частотой еь нуздеп*шх колебаний под воздействием внешней нагрузки. Тг-гсш к мохность вывода собственной частоты колебаний конструкции из & оиесшй'зонн частот уоспакьспряая резонанса весь;,л актуальна д; практики.

Следущая возможность регулирования демпфигукщиш CEOíicтEf гетероЪазнкх.материалов представляется путем изменения прочнос'1 ■сеязи по ыехДазким границам раздела за счет включения (ррикциош 1.*ехтшзка потерь. <?то соЕетглеш-га' уникальна;.' возможность цезвол; в десятки и сотни раз повысить деив&зрутаую способность КЦ. Знг телык;.-! резервом в нстиавшш характеристик демпфироЕШШЯ К.1 яв; этея создание условий для появления так назихрепых "де^ормацио) »•¡¡■»¿ч-ктот» зчтухантя релаксационной и перэлаксациокной природы. :

г^екти, пик показывает опыт, наиболее значительны при понижен: -

ерагурах. Представляется возможным тшог.е повышение демпфируп-свойств КМ за счет разумной степени пористости и дробления уп-яицей фазы.

ОБЩИЕ В Н В О Д Ц

1. Впервые исследованы релаксационные спектры внутреннего

зя некоторых еолокнистых, дисперспоупрочненных и армированных видными кристалла!® композиционное материалов на основе алкш-IX-сплавов в широком диапазоне температур при различных ашли-с колебательной деформации, частотах и видах нагружонпя. Про— з их анализ на основе разработанной физической модели дешфи-шя колебаний по экспериментальным дашшм упругое Л1 и неунру-I компонентов композитов. Это позволили показать, что домной-ш свойства композиционных материалов обусловлены суперпозици-(лавсациошых процессов в компонентах и вкладом некогерентных [зных границ в затухание механических колебаний. Последний вид )ь мокет бить значительным при высоких тешературах за счет ( тая диффузионных процессов по моифазным границам, при слабой

компонентов путем подклэчения фрикционного механизма потерь, :гз за счет дробления упрочняющей фазы, налитая треирш и т.д. ны путл управления демпфирующими свойствам композиционных : налов как за счет целенаправленного подбора их компонентов по сационннм характеристикам, упругим модулям и варьирогчимем их ной доли, так и путем обработки, влияющей на прочность вязи.

2. Обнаружена и исследовала особенность амплитудной заьисимос-утреннего трэния геторофазннх материалов: значения критической мации композитов практически при всех тешературах меньше зна-

такоЕЫХ отдельных компонентов. Дано объяснение этой особен, основанное на предположении о движении дислокаций-в матрице огенного материала в поле внешних и внутренних (остаточных веских) напряжений. В этой связи разработана принципиально но-втодвка оценки термических напряжений в матрице КМ методом энного трения и проведена оценка их изменения.в матрице волок-го боралшиния пра термоцикле, в процессе релаксации и после отки яндким азотом.

-----—- ильхоиахичеи^ научены "деформационные" пики БТ е гвтерофазных материалах при пониженных температурах. Установлена их природа, а по величине релаксации Бордони определена степень пластической термической деформации матрицы. Выявлено несколько новых и важных особенностей пика Бордони в гетерогенных материалах на основе алюминиевых сплавов - он наблвдает-зя при необычно высокой концентрации примесей в алюминиевой матри-высота и форма его зависят от числа термоциклов, объемного содержания армирушцей фазы, термической предыстории образцов и их геометрических размеров.

4. Обсушена модель "вакансионного насоса" применительно к роцессу накопления повреждений в гетерофазных материалах при тех>-гоцнклировании. Показано, что движущем силой этого процесса явля--тся изменяющиеся термические напряжения и подчеркивается особая оль здесь стока образующихся вакансий к межфазшш границам.

5. Выявлен процесс структурной релаксации в волокнах бора, буслоЕленнш термическим перемещением атомов бора в сердечник во-окна. Определены параметры этого процесса: энергия активации

= I,? эВ и г«, «ю-14 с.

6. По амплитуде колебаний, которая с изменением температуры Засвечивает постоянный уровень амплитудно-зависимого ВТ, равного юности глевду обидам ВТ и амплитудно-независимым фоном, проведены «естаенниа измерения предела шкротекучести гетерогенных цатериа-)в спстеш С.АС I. Показано, что предел шкротекучести имеет наи-шьшэе значеше при температурах релаксации Бордони.

V. Обнаружены несколько новых механизмов диссипации упругой [ергии в гетерофазных материалах: фрикционный механизм потерь по разный границам, деформационный - при достакении предела токует матрицы остаточнпш напряжениями термического происхождения рааояансные потери путем раскрытия-закрытия трещин по межфазныы анидам при Езаамодействпи упругих полей напряжений концентратов (аршруш'ая фаза) с упругими полям! скоплений дислокаций мат-цц в.Еероине треицшы в прзлокэин:п внеанем поле переменных нап-ганий: Показано, что в КМ могно реализовать обычно используемое нструкторами Енешнее демпферное устройство фрикционного типа по аеуказакному первым механизму потерь. Но в тетерофазнсм ыатери-е он становится уае внутренним неотъемлемым свойством композици-ней структуры,' способной по СЕоей физической природе вффактивно

пзать энергию колебаний. Это совершенно уникальная возможность ыет г десятки и сотни раз повысить демпфарукщую способность }'!'.

Обнаружен эффект резкого возрастания динамического модуля >сти некоторых гетерогенных материалов при диффузионно!.' отяиге, $ обусловлен твердофазным физико-химическим взаимодействием [опт КМ. Этот эффект положен в основу разработанной новой не-тндей методики исследования физико-химического взаимодействия Она позволяет получить количественные данные о кинетике твер-юго взаимодействия, о эффективности применяемых покрытий и пировать их оптимальную толщину, а также оценить влияние раз: легируидих добавок в матрице на скорость взаимодействия ком. Установлено, что в общем случае физико-химическое взаимо-ие в волокнистом боралшимга протекает в две стадии. Первая - инкубационный период - соответствует, видимо, гетеродкффу-рез мшеные пленки, их разрушению и образованию зародышей но-зы. Вторая стадия сопровождается резким и устойчивым ростом упругости и определяется диффузионной подвижностью атомов 8 Определены константа скорости и истинная энергия активации са прироста высокомодульной фазы. Она оказалась равной 2,2 -эВ. Показано, что применение барьерного покрытия на волокнах з карбида кремния толщиной 3,2 мкм примерно в 17 раз сникает гь реакции. Легирование алюминиевой матрицы медью и магнием Д16) сни™лет скорость взаимодействия примерно в 3 раза. 3. Впервые исследован спектр ВТ кошактов из окисленных и ие-шых ультрадаснерсиых пороиков меда. Выявлены процессы -(фной релаксации, обусловленные миграцией собственных монах атомов и гакаислл. В окисленных УЖ эта прсцоссы полностью гны, что подчеркивает все особенности поверхностных состояний Процесс спекания кошактов из УДП окисленной меди сопровок-ростом динамического модуля упругости, чувствительного даже зи десорбции газов. Эти данные, а.также результаты исследоЕа-генения. динамического модуля упругости КМ при дайузионном позволили сделагь вывод о том, что в некоторых случаях уиру-^ули твердых тел следует рассматривать как струкгурно-чувст-ше характеристики. Показано, что повышенные демпфпрущие за УДП меди обусловлены развитой поверхностью мёязерешшх

II. Установлена высокая эффективность метода ВТ при исследованиях коррозпонно-мехашгаескоя стойкости волокнистого углеалши-¡шя в жидкой и газообразной коррозионной среде. Так, при 10-часовой выдержке в парах еоды, ВТ углеалюминия изменяется на 600 % и. сдпамическиу модуль сдвига на 15 %.

■ 12. Разработана методика совместного измерения. ВТ и акусти-lecKoii эмиссии в твердах телах в процессе деформирования, позволившая получить некоторые новые данные о кинетике и механизме на-соплешш повреждений в гетерофазных материалах. 0 Установка дда исследования релаксационных свойств ЮЛ и розуль-:аты исследования взаимодействия на границе раздела матрица-волок-!0 в ЫШ методом ВТ внедрены на предприятии п/я Р-6209

г. Шсква) с годовкм вковокическшл эффектом 100 тыс.рублей.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:_ ■

1. Качевский А.Н., Ковалев В.В., Груздев А.Д. Внутреннее трепе боралкшниевого композиционного материала.- В сб.: Вопросы финки твердого тела. Вороне?;, ВШ, 3S77, с. 40-43.

2. Качевский А.Н., Белов В.В., Тихонов A.C., Лаврентьев В.И. еупругость волокон бора с нлазменно. напыленным на них алюминием.-езисы докладов iii Всесоэзной научной конференции "Нитевидные крис-аллы для новой техники", Воронеж, ВПК, 1278, с. 119.

3. Постников B.C., Ашер С.А.,'Качевский А.II. Исследование ос-аточшге капряхений в волокнистом композиционном материале методом нутреннего трекия.- Письма в журнал технической физики, 1379,.т.5, . 9, с. 560-563.

4. Постников B.C., Ашер С.Д., Лачевскш! А.Н., Лаврентьев В.К. деыфпрунцих свойствах композиционного-материала алшшшйбор.-.

изака и химия обработки материалов, 1981, Та 2, с. 155-157.

.5. Постников B.C.,:Шоршоров ¡Л.Л., Качевский А.Н., Лаврентьев .И. йиодичеекпй кодуль упругости волокнистого композиционного .;, агериала при твердофазном химическом взаимодействии компонентов.-урнал. технической £взпка, 1981, т. 10, с. 2205-2207..- .. ,

6.' Постников B.C., Аш?р С.А.,'Качевский A.n. "Структурная не-тасальность и декп^врустие свойства композиционного штерлала ачт> шШ-бср.- £взпка и талая обработка шхерпалов, ICJ8I, Л 3,c.I30-i;

7. Постников B.C., Ашер C.A., Качевскл:! А.Н. Об особенное-IX внутреннего трения в материалах: с некогеренхпуш поверхпост ь i раздела иощг фазами.- В сб.: Звутрошоо троило г котолж: к зоргашмеских материалах. 1,1.: Наука, 1982, о. 143-147.

8. Качевский А.Н.', КутакоЕ К.С., Кузылнцов В.А., Глухов В.Л. щрязсения и деформации на ыежфазншс поверхностях раздела в бор-зогяпгоп при тормичсско:; обработке,- В сб.: <йтка и технология 5работил поверхности металлов. Л.: Ш СССР, 1981, с. 102-103.

9. Качевский А.Н. Накопление швроддонпй в волокнистом кошо-!те при термоцшишровашш.- В сб.: Механизмы поврегдаемости и ючность гетерогенных материалов. JI., I9G5, с. I33-I3G. ""~

10. Постников. B.C., Гавадзе Ф.И., КачевсгшД А.Н.*, Цагарэйншя-■ Г.В., Лаврентьев В.И. Внутреннее трош.'о в борных волокнах при ■гибных колебаниях.- В сб.: Внутреннее трение и тонкое стропило галлов и неорганических материалов. Гл.: Наука, 1У85, с.206-200.

11. Постников B.C., Качевский А.Н., Арефьев Б.А., Лалретьев И. Упругие и неупругие свойства волокнистого композиционного ма-риала алюминий-бор,- Там же, с. 217-221.

12. Каневский А.Н. Расчет дешфирущих свойств направленно ■ исталлизованных эвтектик.- В сб.: Закономерности формирования руктуры сплавов эвтектического типа (часть П). Днепропетровск, 36, с. 189-190.

13. Качевский А.Н. Поверхности демпфирования мехагачоских ко-Заний однонаправленными волокнистыми композитами.- В сб.: Физика эчности гетерогенных материалов. JI., IS83, с. 209-213.

14. Качевский А.Н., Рейдер Б.М. Расчет акустического спектра гухапия колебаний в волоюгастих композитах.- Л сб.: Акустическая icсия и разрушение композиционных материалов. Душанбе, 1987, 80-82.

15. Качевский А.Н., Шоргаров ИД., Алехин В.П. Внутреннее ¡нив и упругие динамические характеристики алюминиевого сплава, ючненного нитевидными кристаллам карбида кремния при поп'лглнт'х пературах.- Доклады АН СССР, 1990, т. 315, Я G, о. I377-I38I.

16. Качевский А.Н., Буравлева Ы.Ю. Вгутрениое ургшга и Дшила-кий.модуль упругости композиционного материала елтапий-Еолокня бида кремния.- Б сб.: Прочность и-разрушение гетерогевшя ште-лов. Под ред. A.M.Лексовского. Л.: Ш Ml СССР, 1900, с.133-143.

г

Л. Качзвский А.Н., Шоршоров ПЛ., Трэгубова И.Е. Упругие > .рутие свойства угдеалюминия.- Там же, с. 130-137.

18. Гачевский А.Н., <1одан Ю.А., Морозова А.В., Белоусова Н. диетика разрушит алошниеЕого сплава, упрочненного нитевидняг. кристаллами карбида кремния.- Там же, с. 144-149.

19. Kachevaky А.Н., Shorshorov M.lCh. Structural inatabilitj and damping properties of heterophase materials based on aluraiai u,n alloys. - Journal of Materials Characterization, 1991, v.26, n 3, p.177-191.

4

20. Kachevslcy A.II. Internal friction and residual thermal stress in composite materials. - Materials of Moscow Intematioii on Composites Conference, I.losoow, November 14-16 1990. Elaevie Science Publishers ltd, 1991, p.588-592.

21. Kachevaky A,U., Shorsliorov i.l.Kh. Damping of vibration i composite materials, .- 'Гам же, p. 593-556.

22. Kachevsky A.K., Shorshorcv M.Kh,, Belouaova II.U. Intern friction and dynamic characteristics of elasticity of aluminum a loya strengthened by filamentary crystals, - Там же, p.584-58

23. Kacliev3l:y A.11. Study of structural instability of powde red dispersion-strengthened composite materials by method of internal friction. Там же, p. 597-600.

24. KachevskyA.il., Shorshorov M.Kh., Tre.';ubova I.E. Elaati and inelastic properties of carbon-alurainujn. - Там же p.601-604

Качевский А.Н., Алш.юв I.i.II., Галкина Е.Г., Зеленский В.. Морохов П.д., Шоршоров М.Х.. Шльтина ЕЛ!., ВураклеЕО м.Ю. Упруг, и неуиругае свойства ис.шантов из ультрадисперсннх порошков меда Доклада АН СССР, 1991, т. ¿¿О, И 3, с. 612-614.

26. Каневский А.Н. О релаксации Бордэни в гетерофазных мате-.риалах на основе атампниевш; сплавов.- ДАН, 1992, т. 323, J5 I.

мж

Ис^гмгаио в печать 16.0c.i-2 Зоркаг бум.60л90 1/16.

Evvara писчая. Усл. печ.л12.0. Тира* 100. Заказ 233.

3S4317.Lc?~He* , г.р. Революции , 19 .

Ьгр. нечскиЯ телнг.логический институт , У 0 п .