Дисперсионно-упрочнённые материалы

Дисперсионно-упрочненные материалы (англ. dispersion-stregnthened materials) — композитные материалы, в связующий компонент которых (матрицу) включены в армирующие элементы в виде специально вводимых частиц (примесных или дисперсных фаз). Оптимальным образом подобранным распределением включений достигается значительное повышение прочности такого материала по сравнению с материалом матрицы.

Описание

Дисперсионно-упрочненными называются материалы, сопротивление пластической деформации которых определяется торможением дислокаций на препятствиях в виде, как правило, наноразмерных частиц. Такие структуры получают различными способами — выделением наночастиц из пересыщенного твердого раствора (дисперсионно-твердеющие сплавы), методом порошковой металлургии, в том числе механическим легированием, методами внутреннего окисления и азотирования и др. Материал частицы выбирают из ряда наиболее стабильных соединений — оксидов, карбидов, нитридов и т.д.

Разновидности

Дисперсионно-упрочненные оксидами сплавы

Дисперсионно-упрочненные оксидами сплавы (en:Oxide dispersion-strengthened alloy (ODS)) используются при изготовлении работающих при высоких температурах лопаток турбин, трубок теплообменников, космических аппаратов и т.д. Чаще всего для этого используются ODS сплавы никеля. В ядерной энергетике используются ODS стали, как менее подверженные разбуханию под действием радиоактивности . ODS сплавы на основе платины используются в стекольной промышленности.

Преимущества и недостатки ODS сплавов

Преимущества:

• Могут быть подвергнуты механической обработке и обработке давлением.
• Образуют защитный окисный слой, который обладает свойствами "самозаживления".
• Этот окисный слой устойчив и имеет высокий коэффициент эмиссии.
• Могут использоваться в тонкостенных конструкциях (сандвич-панелях).
• Низкие эксплуатационные расходы.
• Низкая стоимость.

Недостатки:

• Более высокий коэффициент температурного расширения, чем у других материалов.
• Более высокая плотность.
• Низкая максимально допустимая температура.

Дисперсионно-упрочненные полимерные композиты

Дисперсно-упрочненные полимерные композиты состоят из полимерной матрицы, в которой распределены частицы наполнителя размером от 0,01 до 0,1 мкм. В качестве полимерной матрицы в них используют эпоксидные смолы, полиметилметакрилат, полиэтиленгликоль, поливинилиденфторид, полиуретан, полистирол, поликарбонат, поликапролактон, полиакрилонитрил, полибутадиен, сополимеры и другие жидкокристаллические полимеры.

В качестве нанонаполнителей для дисперсно-упрочненных полимерных композитов применяют:

• нанотрубки;
• фибриллы (многостенные нанотрубки с закрытыми концами);
• фуллерены;
• нанопластины (хлопья толщиной менее 5 нм). К нанопластинам, в частности, относятся наноглины - алюмосиликатные материалы с пластинчатой структурой толщиной менее 1 нм и относительной длиной от 300 до 1500 нм;
• наночастицы и нанопорошки металлов и оксидов металлов.

Дисперсионно-упрочненные полимерные композиты имеют значительно более высокие модуль упругости и прочность, по сравнению с исходными полимерными материалами, при одновременном сохранении пластичности и отсутствии охрупчивания.

Ссылки

• Дисперсионно-упрочнённые материалы // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.</span>
• www.dissercat.com/content/submikroskopicheskaya-struktura-i-ee-rol-v-formirovanii-fiziko-mekhanicheskikh-svoistv-dispe
• www.nwpi-fsap.narod.ru/lists/materialovedenie_lect/22.html
• m0idetki.ru/dispersionno-uprochnennye-zharoprochnye-materialy
• science.misis.ru/ru/nauchnapravleniy/1057/9157/
• [www1.jinr.ru/Pepan_letters/panl_2013_2/14_bok.pdf Бокучава Г.Д., Папушкин И.В., Сумин В.В., Балагуров А.М., Шептяков Д.В. и др. Микродеформации в сталях с дисперсионным упрочнением. // Письма в ЭЧАЯ. 2013. Т.10. № 2 (179). С. 245-252.]
• [journals.ioffe.ru/ftt/2014/01/p165-169.pdf Бокучава Г.Д., Папушкин И.В., Сумин В.В., Балагуров А.М., Шептяков Д.В. Изучение микродеформации в дисперсионно-упрочненных сталях. // Физика твердого тела. 2014. Т. 56. №1. С. 165-169.]

Литература

• Современные композиционные материалы, под ред. Л. Браутмана и Р. Крока, пер. с англ., М., 1970
• Портной К. И., Туманов А. Т., Композиционные и дисперсно-упрочненные жаропрочные никелевые сплавы, в книге: Сборник научных докладов на совещании по проблеме: "Структура и свойства жаропрочных металлических материалов", М., 1970
• Туманов А. Т., Портной К. И., Новые пути повышения жаропрочности никелевых сплавов, "Докл. АН СССР", 1971, т. 197, №1.

При написании этой статьи использовался материал из [ru.wikimedia.org/wiki/Словарь_нанотехнологий_доступен_под_свободной_лицензией распространяющейся] по лицензии Creative Commons [creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.ru BY-SA 3.0 Unported] статьи:
Милейко Сергей Тихонович. [thesaurus.rusnano.com/wiki/article19878 материалы, дисперсионно-упрочненные] // [thesaurus.rusnano.com/ Словарь нанотехнологических терминов].

Отрывок, характеризующий Дисперсионно-упрочнённые материалы

Пьера провели в освещенную большую столовую; через несколько минут послышались шаги, и княжна с Наташей вошли в комнату. Наташа была спокойна, хотя строгое, без улыбки, выражение теперь опять установилось на ее лице. Княжна Марья, Наташа и Пьер одинаково испытывали то чувство неловкости, которое следует обыкновенно за оконченным серьезным и задушевным разговором. Продолжать прежний разговор невозможно; говорить о пустяках – совестно, а молчать неприятно, потому что хочется говорить, а этим молчанием как будто притворяешься. Они молча подошли к столу. Официанты отодвинули и пододвинули стулья. Пьер развернул холодную салфетку и, решившись прервать молчание, взглянул на Наташу и княжну Марью. Обе, очевидно, в то же время решились на то же: у обеих в глазах светилось довольство жизнью и признание того, что, кроме горя, есть и радости.
– Вы пьете водку, граф? – сказала княжна Марья, и эти слова вдруг разогнали тени прошедшего.
– Расскажите же про себя, – сказала княжна Марья. – Про вас рассказывают такие невероятные чудеса.
– Да, – с своей, теперь привычной, улыбкой кроткой насмешки отвечал Пьер. – Мне самому даже рассказывают про такие чудеса, каких я и во сне не видел. Марья Абрамовна приглашала меня к себе и все рассказывала мне, что со мной случилось, или должно было случиться. Степан Степаныч тоже научил меня, как мне надо рассказывать. Вообще я заметил, что быть интересным человеком очень покойно (я теперь интересный человек); меня зовут и мне рассказывают.
Наташа улыбнулась и хотела что то сказать.
– Нам рассказывали, – перебила ее княжна Марья, – что вы в Москве потеряли два миллиона. Правда это?
– А я стал втрое богаче, – сказал Пьер. Пьер, несмотря на то, что долги жены и необходимость построек изменили его дела, продолжал рассказывать, что он стал втрое богаче.
– Что я выиграл несомненно, – сказал он, – так это свободу… – начал он было серьезно; но раздумал продолжать, заметив, что это был слишком эгоистический предмет разговора.
– А вы строитесь?
– Да, Савельич велит.
– Скажите, вы не знали еще о кончине графини, когда остались в Москве? – сказала княжна Марья и тотчас же покраснела, заметив, что, делая этот вопрос вслед за его словами о том, что он свободен, она приписывает его словам такое значение, которого они, может быть, не имели.
– Нет, – отвечал Пьер, не найдя, очевидно, неловким то толкование, которое дала княжна Марья его упоминанию о своей свободе. – Я узнал это в Орле, и вы не можете себе представить, как меня это поразило. Мы не были примерные супруги, – сказал он быстро, взглянув на Наташу и заметив в лице ее любопытство о том, как он отзовется о своей жене. – Но смерть эта меня страшно поразила. Когда два человека ссорятся – всегда оба виноваты. И своя вина делается вдруг страшно тяжела перед человеком, которого уже нет больше. И потом такая смерть… без друзей, без утешения. Мне очень, очень жаль еe, – кончил он и с удовольствием заметил радостное одобрение на лице Наташи.
– Да, вот вы опять холостяк и жених, – сказала княжна Марья.
Пьер вдруг багрово покраснел и долго старался не смотреть на Наташу. Когда он решился взглянуть на нее, лицо ее было холодно, строго и даже презрительно, как ему показалось.
– Но вы точно видели и говорили с Наполеоном, как нам рассказывали? – сказала княжна Марья.
Пьер засмеялся.
– Ни разу, никогда. Всегда всем кажется, что быть в плену – значит быть в гостях у Наполеона. Я не только не видал его, но и не слыхал о нем. Я был гораздо в худшем обществе.
Ужин кончался, и Пьер, сначала отказывавшийся от рассказа о своем плене, понемногу вовлекся в этот рассказ.
– Но ведь правда, что вы остались, чтоб убить Наполеона? – спросила его Наташа, слегка улыбаясь. – Я тогда догадалась, когда мы вас встретили у Сухаревой башни; помните?
Пьер признался, что это была правда, и с этого вопроса, понемногу руководимый вопросами княжны Марьи и в особенности Наташи, вовлекся в подробный рассказ о своих похождениях.
Сначала он рассказывал с тем насмешливым, кротким взглядом, который он имел теперь на людей и в особенности на самого себя; но потом, когда он дошел до рассказа об ужасах и страданиях, которые он видел, он, сам того не замечая, увлекся и стал говорить с сдержанным волнением человека, в воспоминании переживающего сильные впечатления.
Княжна Марья с кроткой улыбкой смотрела то на Пьера, то на Наташу. Она во всем этом рассказе видела только Пьера и его доброту. Наташа, облокотившись на руку, с постоянно изменяющимся, вместе с рассказом, выражением лица, следила, ни на минуту не отрываясь, за Пьером, видимо, переживая с ним вместе то, что он рассказывал. Не только ее взгляд, но восклицания и короткие вопросы, которые она делала, показывали Пьеру, что из того, что он рассказывал, она понимала именно то, что он хотел передать. Видно было, что она понимала не только то, что он рассказывал, но и то, что он хотел бы и не мог выразить словами. Про эпизод свой с ребенком и женщиной, за защиту которых он был взят, Пьер рассказал таким образом: