Влияние структуры на физические свойства пористых псевдосплавов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

о-,

§ §

СО ^

\ На правах рукописи

ТУРЕЦКИЙ Виктор Анатольевич

ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ НА ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОРИСТЫХ ПСЕВДОСПЛАВОВ

Специальность 01.04.07 - физика твердого тела

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Барнаул — 1998

фчр*/

Работа выполнена в Алтайском государственном университете

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор В.В. Поляков

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор B.C. Кобытев; кандидат физико-математических наук, профессор Ю.Г. Воров

Ведущая организация: Новосибирский государственный технический университет

-„оо

Защита состоится «25~» 1998 г. в _

на заседании диссертационного совета Д 064.29.02 при Алтайском государственном техническом университете по адресу: 656099, г. Барнаул, пр. Ленина, 46.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Алтайского государственного технического университета.

Автореферат разослан «2Z» 1998 г.

Отзывы на автореферат, заверенные гербовой печатью организации, просим высылать в адрес Совета.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат физико-математических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Создание новых композиционных материалов с заранее заданными характеристиками, предназначенными для использования в условиях переменных механических полей, требует исследования закономерностей формирования физико-механических свойств при различных составе, структуре и внешних условиях. Для материалов, отличительной особенностью которых является резко неоднородное строение, указанные закономерности имеют весьма сложный вид и мало изучены. Своеобразным классом композиционных материалов являются псевдосплавы. Их использование позволяет за счет подбора компонентов получить уникальное сочетание физико-механических свойств, недостижимое другими способами. В связи с этим значительный интерес вызывает исследование новой группы материалов - пористых псевдосплавов. Эти соединения образованы двумя металлическими компонентами и порами, играющими роль своеобразного третьего компонента. В таких материалах следует ожидать генерирования качественно новых особенностей поведения, обусловленные сложностью топологической картины структуры. Это делает пористые псевдосплавы важным модельным объектом для анализа фундаментальных закономерностей поведения многокомпонентных конденсированных сред. С позиций прикладных задач пористые псевдосплавы также представляют существенный интерес в связи с расширением диапазона значимых для практики характеристик и перспективностью их применения в качестве конструкционных материалов. Указанные обстоятельства делают исследование физико-механических свойств пористых псевдосплавов актуальной задачей современной физики твердого тела.

Основной целью настоящей работы является экспериментальное исследование влияния параметров структуры пористых псевдосплавов на электрические, магнитные и упругие свойства и разработка теоретического подхода, дающего возможность с единых позиций описать данное влияние.

При экспериментальном анализе в качестве объектов исследования был выбран

пористый псевдосплав Fe-Cu, изучавшийся наиболее подробно, а также пористые псевдосплавы Fe-Pb и Ti-Pb. Исследование электрической проводимости, магнитной проницаемости, модулей упругости и скоростей упругих волн позволило охватить широкий спектр важных в теоретическом отношении и практически значимы* физико-механических свойств.

В соответствии со сформулированной целью в диссертации поставлены и решены следующие задачи:

1. Экспериментальное изучение зависимостей удельной электропроводности v магнитной проницаемости пористых псевдосплавов от концентраций металлически* компонентов и пористости.

2. Экспериментальный анализ влияния параметров структуры пористого псевдосплава на скорости продольных и поперечных ультразвуковых волн, динамические модули Юнга, сдвига и всестороннего сжатия.

3. Разработка теоретических моделей для количественного описания влиянш структуры на электрические, магнитные и упругие свойства пористых псевдосплавов.

Научная новизна. В работе впервые проведено систематическое комплексно« исследование различных физико-механических свойств пористых псевдосплавов позволившее установить закономерности влияния структуры в широком интервале концентраций металлических компонентов и пористости. Получены такие новые данные как зависимости скоростей упругих волн и определенных на их основе динамических модулей упругости от пористости. Впервые установлено влияние н; электрические и упругие свойства пористых псевдосплавов топологических особенностей структуры, проявляющееся в различных значениях указанных характеристш при одних и тех же концентрациях и пористости, но разных топологических картинах структуры. Описаны особенности формирования магнитных свойств пористы? псевдосплавов с ферромагнитными и парамагнитными компонентами. Предложень

структурные модели, позволившие провести адекватное количественное описание ■электрических, упругих и магнитных свойств пористых и давшие возможность учесть топологические особенности их строения.

Практическая ценность работы заключается в том, что установлены закономерности формирования физико-механических свойств при различных способах изготовления пористых псевдосплавов. Выявленные закономерности создают научную основу для разработки псевдосплавов с заранее заданным комплексом эксплуатационных характеристик, а также для выбора оптимальных технологических способов изготовления этих материалов. Предложенные в диссертации теоретические модели могут быть использованы для прогнозирования физических и механических характеристик пористых псевдосплавов в зависимости от их строения и способов изготовления.

Па защиту выносятся:

1. Результаты экспериментальных исследовании зависимостей электропроводности пористых псевдосплавов Fe-Cu, Ti-Pb и Fe-Pb от концентраций металлических компонентов и пористости.

2. Совокупность экспериментальных данных по скоростям упругих волн и ди- -намическим модулям упругости пористых псевдосплавов Fe-Cu при различных концентрациях меди и в широком интервале изменения пористости.

3. Результаты экспериментального изучения магнитной проницаемости пористых псевдосплавов Fe-Cu и Ti-Pb.

4. Разработанные структурные модели физико-механических свойств пористых псевдосплавов и результаты расчетов электрических, магнитных и упругих характеристик по этим моделям.

Апробация результатов. Результаты работы были доложены на следующих научных конференциях:

Международная конференция «Проблемы промышленных СВС-технологий) (Барнаул, 1994); III Russian-Chinese Symposium «Advanced materials and procsses: (Kaluga, ,1995); International Colloqvium «Euromech - 350» (Carcans, France, 1996); II Международная школа-семинар «Эволюция дефектных структур в конденсирован ных средах» (Барнаул, 1996); Республиканский симпозиум «Синергетика, структур; и свойства материалов, самоорганизующиеся технологии» (Москва, 1996); Всерос сийская научно-техническая конференция «Экспериментальные методы в физию структурно-неоднородных сред» (Барнаул, 1996); IV Межгосударственный семина] «Структурные основы модификации материалов» (Обнинск, 1997), V Internationa conference «Cadamt-97» (Tomsk, 1997); Международная научно-техническая конфе ренция «Композит-97» (Барнаул, 1997).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Она содержит 107 страниц, 33 рисунка, 3 таблицы. Список цитируемой литературы включает 117 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулирована цель исследо-

}

ваний и положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен обзор работ, посвященных экспериментальным i теоретическим исследованиям физико-механических свойств и структуры пористы металлических материалов j^jiceBflocmiaBOB. В заключительном разделе главы со держится постановка задачи.

Во второй главе описаны особенности структуры пористых псевдосплавоЕ Рассмотрены технологические способы их получения. Приведены данные по основ ным параметрам микроструктуры образцов. Изложены экспериментальные методик]

измерения электропроводности, ультразвуковых характеристик и магнитной проницаемости^ применявшиеся при изучении псевдосплавов.

Наиболее общими интегральными характеристиками строения пористых псевдосплавов являются пористость Р и объемные концентрации двух металлических компонентов С] и связанных условием нормировки

Р+С, +СУ--1. ОГ

Образцы для исследований изготовлялись из металлических порошков железа ПЖРВ-2, меди ПМ-1, пиана ГПК и технически чистого свинца. Технологические особенности изготовления псевдосплавов оказывают существенное влияние на их структуру и физико-механические свойства. В настоящей работе использовались два способа получения образцов: жидкофазное спекание и пропитка пористого каркаса. В первом случае приготавливалась однородная смесь порошков двух разных металлов, которая подвергалась прессованию н последующему спеканию в вакууме при температуре 1500 К. Во втором случае предварительно изготавливались путем прессования и спекания железные каркасы с заданной пористост ью, которые затем пропитывались легкоплавким компонентом (медь, свинец) в вакууме при той же температуре.

Анализ микроструктуры показат, что наблюдалось качественное различие в топологической картине структуры материалов, полученных разными способами. При жидкофазном спекании медный компонент был геометрически равноправен с железным и в зависимости от концентрации выступал в виде изолированных или сообщающихся кластеров. При пропитке образцов присутствовал «бесконечный» каркас медного (свинцового) компонента. Из анализа пористой структуры следовало, что при малых пористостях пустоты образовывали систему изолированных кластеров, разделенных твердым каркасом. При высокой пористости возникал связанный поровый кластер, геометрически равноправный с металлическим. Таким образом, при достижении пористостью или концентрацией металлического компонента неко-

торого критического значения (порога перколяции) в материале происходил геометрический фазовый переход, обусловленный образованием или разрушением соответствующего «бесконечного» кластера.

При измерении электрических и магнитных свойств исследуемых материалов использовалась модификация вихретокового метода, позволяющего проводить испытания в широком интервале магнитных проницаемостей ц и удельных электро-проводностей о. В качестве упругих характеристик использовались скорости поперечной С| и продольной С\ ультразвуковых волн и рассчитанные по ним динамические модули Юнга Е, всестороннего сжатия В и сдвига р. Измерения проводились ш основе фазово-интерференционного метода, позволявшего снизить погрешность измерений. .

В третьей главе предложен теоретический подход, позволивший описать за висимости физико-механических характеристик от пористости и концентрации ме таллических компонентов. Теоретически выявлено и объяснено различие в поведе нии электрических и упругих свойств при переходе от изолированных металличе ских кластеров соответствующего компонента к «бесконечному» кластеру, а такш влияние образования сообщающейся пористости из замкнутых пустот.

Расчет эффективных физических характеристик пористых псевдосплавов про водился на основе описания, показавшего ранее свою эффективность для пористы? металлов и обобщенного на системы, включающих два различных металлически? компонента. В случае эффективной удельной электропроводности а, зависящей ка1 от пористости, так и от концентраций обоих металлических компонентов с учетол условия нормировки (1) можно записать

<т = Р(а,,о2,Р,С2), (2)

где Ст] и а2 - значения удельной электропроводности в компактном состоянии ком понентов 1 и 2 соответственно. Конкретный вид функционала Р находился на основ! теории обобщенной проводимости путем структурного моделирования исследуемо!

гетерогенной среды. Принципиальной особенностью моделирования явился учет различий в топологической картине структуры, возникающих в связи с тем, что при одних и тех же 'значениях пористости и концентрации твердых компонентов последние могут быть представлены как изолированными кластерами, так и «бесконечными» металлическими каркасами. Кроме того, принималось во внимание образование «бесконечного» норового кластера из изолированных пор при критических пористо-стях Р - 0,1. Учет этих факторов был осуществлен на основе статистического описания, использующего представления теории перколяции и позволяющего проанализировать поведение гетерогенной среды с единых общих позиций во всем интервале изменения пористосгей и концентраций. Моделирование строения псевдосплавов осуществлялось с помощью метода элементарной ячейки. Вид ячейки и ее структурных компонентов отражал основные качественные особенности структуры, установленные путем экспериментального анализа образцов конкретного псевдосплава.

На рис. I приведены элементарные ячейки, использовавшиеся при описании пористых псевдосплавов Fe-Cu, полученных способами жидкофазного спекания или пропиткой пористого каркаса. Рис. 1а-1в описывают случаи изолированных кластеров меди, расположенных в железном компоненте и соприкасающихся (рис. 16-1 в) или не соприкасающихся с порой (рис. 1а) или связной системой пор (рис. 16-1 в). Парис. 1г-1ж представлены структуры, соответствующие непрерывным и геометрически равноправным металлическим компонентам, при этом рис. 1г-|д описывают замкнутую пористость, а рис. 1е-1ж - различные варианты открытой пористости. Структура материалов, полученных путем жидкофазного спекания наиболее адекватно моделируется при малых значениях Р ячейками, изображенными на рис. 1а и 1г, при пористости, превышающей порог перколяции, - ячейками на рис. 16 и 1е, а при пористостях Р ~ 0,4 и выше - ячейками на рис. 1в и рис. 1ж. В случае пропитки медный компонент всегда образовывал проникающий связанный каркас и структура каркаса моделировалась ячейками, представленными на рис. 1 д и 1ж соответственно.

ж

Рис. 1. Элементарные ячейки пористого псевдосплава Fe-Cu.

Обозначения: 1 - железный компонент, 2 - медный компонент, заштрихован поровый компонент.

При нахождении выражения для эффективной удельной электропроводности а как функции пористости Р и концентрации Сг металлического компонента, значения удельной электропроводности компактных металлов a¡ и аг считались известными. Пористость Р и концентрация Сг связывались с линейными размерами поры г, второго металлического компонента I и всей ячейки R с помощью системы кубических уравнений, находимых из геометрических соображений. Переходя к безразмерным

параметрам f = r/R и g = //R, получаем эту связь для ячеек на рис. 1 в следующем виде, соответственно:

При нахождении конкретного вида зависимости о(Р, С2) принималось, что линии тока обрываются на границе между металлическим и поровым компонентами. Определяя электрическое сопротивление системы структурных элементов и приравнивая его номинальному сопротивлению ячейки, находили искомые зависимости. Для структур, соответствующих рис. 1, соответственно получали следующие выражения:

С2=gl !' = /' -,

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8) (9)

P^Jl-ljl, С2 = gs2; (-г = 8l ~З/зsl + 2/33, /' = 6// - 4/з3; С2 = -2gl, P = gl' !> = /?,Cz=2gl-2g\-P ;

= 2g; - 3 gl - z/;-+3/Д P=2fl - u!;

C2 = 6g72 - 4gl - 3// + 2/1, P = 6/' - 4/7!.

+

(10)

(H)

(12)

= ff. ((1-Л)1-•/?)+

(13)

. f* 1 +--1 _ •

■'S / , /1 \ >

■г), 2g|CT2g5(l-g,) ,

(14)

Р = а,(1 - /7У + -Л (16)

Теоретическое описание упругих характеристик проводилось на основе выражений для модулей; Юнга Е и всестороннего сжатия В. В соответствии с анализов упругих свойств пористых металлов рассчитывался вклад пористости в эффективное поперечное сечение твердой фазы, при этом реальное относительное удлинение твердой фазы (Лх/х)к выражалось через удлинение (Дх/х) формулой (Лх/х)к =(Ах/х)Ь[, , где линейная доля твердой фазы Ь] по основному закону стереологии считало« равной 1 - Р. В результате эффективные модули Е и В описывались выражениями (10) - (16) с дополнительным сомножителем (1 - Р). Модуль сдвига р и скорое™ продольных С[ и поперечных С( ультразвуковых волн находились из модулей Е и Е по формулам

ъве

9в-е '

где р = р: + ( 1 - С2 - Р) рь а р: и р] - соответственно плотности первого и второго компонентов в компактном состоянии.

При описании магнитных свойств пористых псевдосплавов основная сложность заключалась в учете зависимости магнитной проницаемости р от строенш компактных участков. Наиболее сильное влияние оказывают структурные параметры на свойства ферромагнитных компонентов, в частности, возникает необходимость учета размера доменов ферромагнитных фаз. Анализ магнитных свойств псевдосплавов проводился на основе подхода, развитого для описания магнитной проницаемости пористых ферромагнетиков^^ соответствии с этим подходом магнитна; проницаемость представлялась в виде р = рр, где рр - структурно нечувствительный вклад, определяемый геометрией компактных участков и порово го компонента, а - структурно-чувствительный вклад, представляемый как

зв(зв-е)

(9 в-/;)/>

уне

(9 В-Е)р

(17)

)1Х = + , где член связывался со смещением доменных стенок и зависел от размера доменов, а описывал вращение намагниченности и от размера доменов не зависел. Размер доменов выражался через размер зерна и далее через пористость. Итоговое выражение для магнитной проницаемости пористой среды имело вид

= (18)

где |я„ - значение для компактного металла, параметр у для сферических пор был раи + \

вен -, коэффициент к = Цчг/^- Выражение (18) позволяло описать магнит-

/'< + 2

ную проницаемость для разных типов магнетиков.

В наиболее сложном случае ферромагнитных компонентов поведение материала в слабых полях описывалось с помощью начальной магнитной проницаемости \лл. В данном ел у те происходит компенсация вкладов соседних доменов и размагничивающим полем можно было пренебречь, что согласно (18) приводило к выражению

,/'--,,;(! (19)

В случае парамагнитных металлов традиционно считалось, что магнитная проницаемость пропорциональна объемной доли магнитной фазы. В то же время при более строгом подходе необходимо учитывать отклонение магнитных свойств пористых металлов от аддитивности. Физическое происхождение такого отклонения связано с влиянием размагничивающего поля, возникающего в результате обусловленных порами геометрических изменений в металлическом каркасе. Выражение для магнитной проницаемости пористого парамагнетика получалось из общей формулы (18) путем исключения сомножителя, описывавшего доменную структуру и имеет вид и = цк{\-р){\-ур). (20)

Выражение для магнитной проницаемости пористого псевдосплава получается с помощью обобщения полученных результатов для комбинаций магнетиков, образующих бинарный металлический каркас.

В четвертой главе приведены результаты измерений физических характеристик исследуемых пористых псевдосплавов в широком интервале изменения концентраций металлических компонентов и пористости. Полученные экспериментальные данные проанализированы путем сопоставления с результатами расчетов, проведенных на основе полученных в третьей главе выражений.

На рис. 2 представлены типичные зависимости удельной электропроводности пористых псевдосплавов Fe-Cu от концентрации меди при фиксированных значениях пористости Р = 0,2; 0,4; 0,6. Все опытные точки соответствуют образцам, полученным жидкофазным спеканием. Теоретические кривые, приведенные на этом же рисунке, рассчитывались с помощью выражений (10)-(16). Как видно из рис. 2, наблюдается быстрый рост электропроводности с увеличением концентрации меди. Взаимное расположение кривых отражает быстрый спад величины о с ростом пористости. Основной особенностью полученных данных является экспериментально выявленный скачок электропроводности при С2 - 0,15. Этот скачок наиболее заметен для малых пористостей и сглаживается при высоких значениях Р. Данная аномалия наглядно проявляется в виде перехода экспериментальных точек от кривых 1 и 3, соответствующих структуре с изолированными кластерами меди, к кривым для непрерывного медного компонента (кривые 2 и 4). Такое поведение отражает образование при концентрациях, превышающих порог перколяции, "бесконечного" медного кластера и вызываемое этим образованием увеличение вклада высокопроводя-щего компонента в полную электропроводность.

На рис. 3 проведено сопоставление теоретических и экспериментальных данных для материалов с одной и той же концентрацией медного компонента Сг = 0,1 и одинаковыми пористостями, но имеющими топологически разную структуру. Как

видно из рис. 3, экспериментальные точки для образцов, полученных методом пропитки располагаются выше, чем для образцов, изготовленных с помощью жидкофаз-ного спекания. Обнаруженное различие может быть объяснено непрерывным распределением медного компонента в первом случае и, как следствие, большим значением электропроводности в связи с протеканием электрического тока по "бесконечному" медному каркасу. Этот вывод подтверждается сопоставлением с теоретическими кривыми. Именно, кривые 1 и 2, рассчитанные для непрерывного распределения медного компонента и изолированных или сообщающихся пор, располагаются вблизи опытных точек для образцов, полученных методом пропитки. Кривые 3-5, вычисленные для структур с изолированными кластерами меди, близки к экспериментальным данным для материала, изготовленного жидкофазным спеканием.

Поведение экспериментальных точек и их соответствие результатам расчета для пористых псевдосплавов Fe-Pb, Ti-Pb качественно аналогично и подтверждает выводы, сделанные для псевдосплавов Fe-Cu. Это свидетельствует также об адекватности предложенного теоретического подхода.

Результаты измерений динамических упругих модулей, определявшихся по скоростям продольных и поперечных ультразвуковых волн, приведены для пористых псевдосплавов Fe-Cu на рис. 4» Как видно из рис. 4, упругие характеристики псевдосплавов уменьшаются при увеличении концентрации меди Сг. Такое поведение обусловлено меньшими значениями соответствующих характеристик у меди по сравнению с железом. Более слабое влияние концентрации медного компонента по сравнению со случаем электропроводности (рис. 2) связано с меньшими различиями упругих свойств компактных Fe и Си по сравнению с их электрическими характеристиками. Сопоставление с результатами расчетов, приведенных в виде теоретических кривых, позволяет сделать вывод об аномальном поведении физических характеристик псевдосплавов при концентрациях более пластичного компонен-

та, соответствующих порогу перколяции. Однако эта аномалия выражена более слабо, чем для электрических свойств.

0.0 й1 0.2 0.3 v2

Рис. 2. Зависимость удельной электро- Рис. 3. Зависимость удельной электропроводности пористого псевдосплава проводпости псевдосплава Fe-Cu от no-

Fe-Cu от концентрации меди.

ристости.

Расчет: I- по формуле (13), 2 - по фор- Расчет: 1 - по формуле (14), 2 - но формуле (15), 3 - по формуле (14), 4 - по муле (16), 3 - по формуле (10), 4 - по

формуле (16).

Эксперимент: а - Р = 0,2; б - Р = в - Р =' 0,6.

формуле (11), 5 - по формуле (12). 0,4; Эксперимент: а - жидкофазное спекание; б - пропитка.

Экспериментальные данные позволили сопоставить поведение пористых нсевдс сплавов с одинаковыми концентрациями металлических компонентов и пористосп ми, но топологически разными структурами. Было получено, что области значени упругих модулей, соответствующих пропитке и жидкофазному спеканию, близи Это свидетельствует о более слабом влиянии различий в топологических картина

структуры на скорость деградации упругих свойств по сравнению с электрическими характеристиками. Отметим, что в силу большей величины упругих модулей для железа теоретические кривые, соответствующие моделям рис. 1 с непрерывным медным каркасом, располагаются ниже, чем для моделей с изолированным кластером меди, а экспериментальные точки для пропитанных образцов в среднем лежат ниже, чем для образцов, полученных жидкофазным спеканием.

а б в

Рис. 4. Зависимость упругих свойств пористого псевдосплава Fe-Cu от концентрации меди.

Расчет; 1 - на основе формулы (13), 2 - формулы (15),

3 - формулы (14), 4 - формулы (16). Эксперимент: а - Р = 0,2; б - Р = 0,4; в - Р = 0,6.

i

Изучение магнитных свойств псевдосплавов проводилось на примере двух материалов с существенно разными магнитными проницаемостями - Fe-Cu с ферромагнитной и диамагнитной составляющими твердого каркаса и Ti-Pb с парамагнитным и диамагнитным компонентами. В связи с малым влиянием диамагнитного компонента на свойство псевдосплавов Fe-Cu поведение магнитной проницаемости

материала прежде всего определялось ферромагнитным компонентом. Результаты измерений зависимостей начальной магнитной проницаемости от концентраций железа С| для образцов, полученных жидкофазным спеканием, приведены на рис 5. Они свидетельствуют о существенном влиянии концентрации ферромагнитной: компонента на величину р". Значительное отклонение от линейной зависимост и объясняется большим вкладом доменной структуры. Сопоставление с экспериментальными данными для пористого железа, приведенными на этом же рисунке, позволяет выявить особенности псевдосплавов. Именно, экспериментальные точки для него

0.0 02 0.4 0.6 08 1.0

4 -

3 -

2 -

0.4

0.6

0.8

1.0

Ст

Рис. 5. Зависимость начальной магнит- Рис. 6. Магнитная проницаемость ноной проницаемости нсевдосплава от ристых маюриалов на основе титана.

Расчет: - по формуле (20). Эксперимент: а - пористый гитан,

концентрации железного компонента. -Расчет'uio формуле_(И>). Эксперимент: а - пористое железо, б - б - пористый псевдосплав Ti-РЬГ пористый псевдосплав Fe-Cu, Сг = 0,15

располагаются несколько ниже. Этот достаточно тонкий эффект не описывается в рамках используемой модели и может быть объяснен, по-видимому, диффузией aro-

мов меди в железный каркас, вызывающей снижение магнитных свойств железа и изменения в доменной структуре материала, аналогичные введению дополнительной внутризеренной пористости.

На рис. 6 приведены экспериментальные данные для магнитной проницаемости пористых псевдосплавов Ti-Pb в зависимости от концентрации титана С|. Прежде всего обращает на себя внимание значительно более низкая структурная чувствительность магнитных свойств по сравнению с псевдосплавами, содержащими ферромагнитный компонент. В то же время отчетливо наблюдается отклонение от линейной зависимости, согласующееся с предсказаниями теории. Отметим, что экспериментальные точки для пористого титана, приведенные на этом же рисунке, перекрываются с данными для псевдосплава Ti-Pb, что обусловлено пренебрежимо ма-'" "ч вкладом диамагнитного свинца в магнитные свойства материала.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Установлены закономерности изменения удельной электропроводности пористых псевдосплавов в зависимости от пористости и концентраций двух металлических компонентов в интервале изменения пористости от 0 до 60% и концентрации второго металлического компонента от 5 до 50%. Обнаружено немонотонное поведение электропроводности ст для псевдосплавов со стохастическим распределением компонентов при концентрациях высокопроводящего компонента, в близи порога перколяции, проявляющегося в виде скачка значений а. Выявлено различие в зависимостях электрических характеристик от пористости для псевдосплавов с одинаковыми концентрациями металлических компонентов, но топологически разной структурой.

2. Выявлены зависимости от параметров структуры скоростей продольных и поперечных ультразвуковых волн, динамических модулей Юнга, всестороннего ежа-

тия и сдвига. Описано влияние перехода от изолированных кластеров металлически,-компонентов к связным кластерам на зависимости упругих характеристик от пористости в широком интервале ее изменения. Проанализированы качественные разли чия в зависимостях упругих и электрических свойств пористых псевдосплавов oi структуры,

3. Выявлено влияние различных способов получения пористых псевдосплаво! (жидкофазное спекание порошковой смеси, пропитка тугоплавкого пористого каркаса легкоплавким компонентом), приводящих к топологическим различиям в структуре материала, на электрические и упругие свойства. Данное влияние проявляется i более высоких значениях физических характеристик для исевдосплавов в структуре которых сформировался связный кластер соответствующего компонента.

4. Установлены зависимости магнитной проницаемости пористых псевдоспла вов от концентрации магнитного компонента. Проанализированы особенности фор мирования магнитных свойств для псевдосплавов с ферромагнитными и парамагнитными составляющими.

5. Разработаны структурные модели, передающие влияние пористости и кон ценграций металлических компонентов на физико-механические свойства исевдосплавов. Данные модели позволили учесть такой эффект, как различие физически? свойств пористых псевдосплавов с одинаковыми концентрациями металлически? компонентов и пористостью, но разными топологическими картинами структуры Проведенные расчеты удельной электропроводности, скоростей упругих волн и мо дулей упругости, магнитной проницаемости свидетельствуют об адекватности пред ложенных теоретических моделей и ^эффективности для прогнозирования влиянш структуры на физико-механические свойства пористых псевдосплавов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Поляков В.В., Егоров A.B., Фадеев A.B., Турецкий В.А. Влияние структуры порошковых конгломератов на их электрические и магнитные свойства // Труды Международной конференции «Проблемы промышленных СВС-технологий». -Барнаул, 1994.

2. Polyakov V.V., Egorov A.V., Tyretsky V.A. Magnetic properties of porous metals.// Ill Russian-Chinese Symp. «Advanced materials and processes» Kaluga, 1995.

3. Polyakov V.V., Egorov A.V., Tyretsky V.A. Electrical and magnetic properties of porous titanium //International Colloqvium «Euromech - 350». -Carcans, France, 1996.

4. Поляков В.В., Егоров A.B., Турецкий В.А.Перколяционные модели процессов переноса в пористых псевдосплавах // Ш Международная школа-семинар «Эволюция дефектных структур в конденсированных средах». - Барнаул, 1996.

5. Поляков В.В., Фадеев A.B., Замулин А.Н., Турецкий В.А. Фрактальный анализ границ раздела в деформированных пористых металлах// Республиканский Симпозиум «Синергетика, структура и свойства материалов, самоорганизующиеся технологии». Ч.И. -Москва, 1996.

6. Поляков В.В., Егоров A.B., Турецкий В.А. Влияние структуры пористых металлов на магнитные характеристики // Известия АГУ. -1996. -№1.

7. Поляков В.В., Турецкий В.А. Влияние структуры на ультразвуковые свойства пористых псевдосплавов // IV Межгосударственный семинар «Структурные основы модификации материалов». -Обнинск, 1997.

8. Поляков В.В., Каменев П.А., Турецкий В.А. Особенности механизмов пластической деформации пористого титана II IV Межгосударственный семинар «Структурные основы модификации материалов». Обнинск, 1997.

-229. Поляков В.В., Головин A.B., Турецкий В.А. О влиянии морфологии пор н физические свойства пористых материалов // Труды Всероссийской научно техничс ской конференции «Экспериментальные методы в физике структурнс неоднородных сред». -Барнаул, 1997.

10. Поляков В.В., Турецкий В.А. Моделирование явлений переноса в пористы псевдосплавах // Труды Всероссийской научно-технической конференции «Экспе риментальные методы в физике структурно-неоднородных сред». -Барнаул, 1997.

11. Polyakov V.V., Zdanov A.V., Turetsky V.A. Computer modeling unelasti behaviour of pseudo-alloys // V International Conference «Cadamt-97». -Tomsk, 1997.

12. Polyakov V.V., Turetsky V.A., Butschrikidze T.V. Peculiarities of formation с powder metals mesosructure // V International Conference «Cadamt-97». -Tomsk, 1997.

13. Поляков В.В., Алексеев А.Н., Жданов A.B., Турецкий В.А. Влияние стру! туры на неупругое поведение пористых металлов // Известия АГУ. -1997. -№3.

14. Поляков В.В., Егоров A.B., Кучерявский С.В., Турецкий В.А. Электрически и магнитные свойства композиционных материалов на основе порошковых псевд< сплавов // Международная научно-техническая конференция «Композит-97». —Eaj наул, 1997.

15. Поляков В.В., Егоров A.B., Турецкий В.А. Особенности механизмов форм! рования магнитных свойств порошковых металлов // Порошковая металлургия. -1998. -№3-4

16. Турецкий В.А. Влияние структуры на элеюропроводность пористого псе; досплава железо-медь. Физика, радиофизика - новое поколение в науке: Сб. нау трудов. Барнаул: Изд-во Алт. ун-та, 1998. ----—--__