автореферат диссертации по металлургии, 05.16.06, диссертация на тему:Деформационные и контактные явления в пористых порошковых и волокновых материалах и разработка методов управления ими во время формирования и спекания

Р Г 6 О ^1АЦ10НАЛЬНА АКАДЕМЫ НАУК УКРАЇНИ

^ Інститут проблем матеріалознавства и о ШОП 2000 ім. 1.М.Францевича

Клименко Валерій Миколайович

УДК 621.762: 621.763

ДЕФОРМАЦІЙНІ І КОНТАКТНІ ЯВИЩА В ПОРИСТИХ ПОРОШКОВИХ ІВОЛОКНОВИХ МАТЕРІАЛАХ І РОЗРОБКА МЕТОДІВ КЕРУВАННЯ НИМИ ПІД ЧАС ФОРМУВАННЯ І СПІКАННЯ

Спеціальність 05.16.06 - порошкова металургія та композиційні

матеріали

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Київ - 2000

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті проблем матеріалознавства ім. І.М.Францевича НАН України

Науковий керівник: член-кор. НАН України,

доктор технічних наук, професор Косторнов Анатолій Григорович,

ЦІМ НАН України, заступник директора з наукової роботи

Офіційні опоненти:

доісгор технічних наук Штерн Михайло Борисович,

ШМ НАН України, зав. від. “Мікромехапіки і реології пористих і композиційних матеріалів”

кандидат технічних наук, професор Рудь Віктор Дмитрович,

Луцький державний технічний університет, декан технологічного факультету

Провідна установа Національний технічніш університет України “КПГ, кафедра високотемпературних матеріалів та порошкової металургії, м. Київ

Захист відбудеться “22”7/?3-$^3-2000 р. о 1к годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.026.207.03. в Інституті проблем матеріалознавства НАН України за адресою м. Київ, вул. Кржижанівського З

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці ШМ НАН України за адресою м. Київ, вул. Кржижанівського З

Автореферат розісланий 40к@і ти Я- 2000 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради доктор технічних наук

Актуальність роботи. Останніми роками помітно зростає інтерес до пористого стану речовини, який досить часто дозволяє досягти підвищених характеристик міцності або унікального комплексу властивостей. Пористі матеріали із металевих волокон істотно перевищують аналогічні порошкові по проішкності і міцності, а їх опір ударним навантаженням на порядок вшце, ніж у порошкових тієї ж пористості. Перевалі волокнових матеріалів перед порошковими різко зростають при підвищенні пористості, яка для волокнових матеріалів може досягати 98 %. Тому, незважаючи на більшу вартість, застосувати волокнових матеріалів є більш перспективним, ніж порошкових.

Чисельні теоретичні і екпериментальні дослідження показують, що реальні волокнові пористі матеріали мають значний резерв фізико-механічних властивостей в порівнянні з модельними уявленнями. Реалізація цього резерва дозволить істотно підвищити експлуатаційні характеристики виробів із цих матеріалів. Ряд дослідників вказують, що одним із основних факторів, що знижують властивості волокнових матеріалів є руйнування міжчастииковнх контактів, внаслідок релаксації пружних напружень, що накопичуються в матеріалі під час обробки ного тиском.

Отже, проведення досліджень, що спрямовані на пригнічення деформаційних і усунення контактних явищ в волокнових пористих матеріалах, є актуальною задачею.

Робота є складовою частиною тем ІПМ НАН Україїш “Дослідження і моделювання структурних, гідродинамічних і теплофізичних параметрів пористих проникнених матеріалів з урахуванням тепломасопереносу” (01951102499) та “Дослідженій процесів технологічного керування структурою і властивостями шаруватих і градієнтних порошкових та волокнових матеріалів” (0193Ш17369).

Мета і задачі дослідження. Мета роботи полягає в розробці способів підвищення рівня фізико-механічних властивостей волокнових матеріалів шляхом пригнічення об’ємного зростання, що спостерігається в процесі їх виготовлення.

Відповідно до мети були поставлені і розв’язані такі задачі:

- кількісне описання вихідного стану об’єктів дослідження -стану вільної насипки;

- дослідження кінетики вдосконалення міжчастинкових контактів в процесі спікання, в першу чергу на ранніх його етапах;

- дослідження особливостей зовнішньої і структурної деформації;

- розробка нової методики кількісної оцінки ступеня

досконалості міжчастинкових контактів в волокновнх матеріалах;

- розробка методу пригнічення об'ємного зростання

волокновнх матеріалів і перевірка його ефективності.

Наукова новизна одержаних результатів:

- вперше експериментально показана висока чутливість властивостей волокновнх пресовок, на відміну від порошкових, до малих стискаючих в напрямку пресування напружень;

- апроксимацією експериментальних даних отримано

залежності насипної щільності волокон від їх розмірів, для коротких волокон - вперше; •

- проведено аналіз залежності координаційного числа

волокновнх матеріалів від пористості і розмірів волокон, в тому числі і для системи вільно насипаних частинок. Для коротких волокон - вперше. Вираз для довгих волокон, на відміну від запропонованого раніше, включає пористість в явному вигляді;

- вперше аналітично отримано вираз, що пов’язує між собою електропровідність реального волокнового матеріалу, розмір міжчастинкових контактів в ньому і електропровідність волокнового тіла з ідеальними міжчастинковими контактами. На основі цього виразу розроблено методику кількісної оцінки ступеня досконалості міжчастинкових контактів в волокновнх матеріалах;

- розроблено метод пригнічення об’ємного зростання волокновнх матеріалів шляхом накладення дальньодіючих сил під час спікання, який дозволяє значно підвищити рівень фізико-механічних властивостей волокновнх матеріалів.

Практичне значення одержаних результатів:

- розроблено метод пригнічення об’ємного зростання волокновнх матеріалів, який дозволяє значно підвищити їх фізико-механічні властивості і рекомендується для використання під час спікання холоднопресованих або прокатаних волокновнх матеріалів. В Конструкторському бюро спецгехніки випробувані і впроваджені в демпфуючих пристроях високопористі матеріали на основі волокон ніхрома марки Х20Н80, виготовлені за даною технологією, про що складено акт впровадження;

- отримані вирази для насипної щільності, координаційного числа і електропровідності рекомендуються до використання під час

з

проектування волокнових матеріалів і технологічних процесів їх виготовлення. Розроблена методика кількісної оцінки стану міжчасгинкових контактів за електропровідністю дозволяє контролювати якість спікання волокнових матеріалів.

Особистий внесок здобувана. Подані в дисертаційній роботі результати досліджень виконані або самим автором або групою співробітників з його безпосередньою участю. В останньому випадку автор формулював мету і задачі досліджень, здійснював постановку експерименту, аналізував результати і робив висновки. Матеріал дисертації не містить ідей чи розробок, що належать співавторам наукових робіт, за виключенням методики ультразвукових досліджень з використанням паралельного каналу.

Апробація результатів дисертації. Положення дисертаційної роботи доповідались на міжнародному семінарі “Реологічні моделі та процеси деформування пористих і композиційних матеріалів”, м. Луцьк, 1997 р. та на міжнародній конференції “Перспективные материалы”, м. Київ, 1999 р.

Публікації. Результати дисертаційної роботи опубліковано в чотирьох статтях журналу “Порошковая мсталлурпія” і в збірниках тез доповідей семінару і конференції.

Структура дисертації. Дисертація складається із вступу, семи розділів основного змісту і додатку. Робота місппь 33 рисунки, 5 таблиць і 1 додаток. Список використаних літературних джерел має 90 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

Розділ 1. Проведено аналіз літературних даних по деформаційним і контактним явищам в порошкових і волокнових металічних холоднопресованнх матеріалах. Показано, що деформаційні явища в волокнових пресовках, в порівнянні з порошковими, мають своєрідний і набагато виразніший характер. Результати деформаційних змін розмірів брикетів із волокон після пресування на 1-2 порядки перевищують розрахункову велігчину. Порівняння фізико-механічних властивостей реальних волокновнх матеріалів із теоретичними розрахунками показує, що такі матеріали, особливо у високопористій області, мають значний резерв властивостей, що чутливі до контактних явищ. Розглянуто існуючі

способи підвищення рівня цих властивостей. Зроблено висновок про те, що шляхом підвищення температури і збільшення

тривалості, а також активування процеса спікання не можна досягти максимально можливих властивостей волокнових матеріалів принципово тому, що капілярні сили є блш^кодіючими і не можуть відновити міжчастинкові контакти, що були зруйновані внаслідок релаксації пружних напружень, що накопичуються під час обробки тиском.

Розглянуто основні методи дослідження контактних явищ в порошкових і волокнових пористих матеріалах. Одним із перспективних є метод електропровідності, але існуючі методики кількісної оцінки контактних явищ в волокнових матеріалах не відтворюють істинної картини якості контактів.

Розділ 2. Проведено обгрунтування вибору методів досліджень і матеріалів. Із методів, що чутливі до контактних явищ, в роботі використані: метод електропровідності,' ультразвукові методи, випробування зразків па розтягнення. Основними матеріалами для експериментальних досліджень було вибрано волокнову мідь, порошок електролітичної міді, волокно ніхрому марки Х20Н80.

Монодиснсрсні волокна отримували шляхом механічного різання тягнутого дроту за допомогою установки гільйотинного тішу. Формування войлока здійснювали за допомогою спеціальної віброустановки, що забезпечувало його однорідність. Дослідні зразки виготовляли холодним пресуванням.

Похибка вимірювання температури при спіканні зразків за допомогою установки ІМАШ - 20 - 78 складала не більше 1,5 %. Похибка вимірювання електроопору зразків не більше 1 %.

Для вимірювання електроопору зразків використовували класичну чотиридротову схему.

Ультразвукові вимірювання проводили на базі розробленого в ШМ НАН У апаратурного комплекса. Для визначення швидкості розповсюдження і коефіцієнта загасання ультразвука використовували методику вимірювань із застосуванням паралельного каналу.

В експериментах по спіканню зразків матеріалів під навантаженням розрахунки величини стискаючих напружень здійснювали з урахуванням температурної залежності модуля зсуву речовини волокон виходячи з уявлень М.Ю.Бальшина про контактний характер ущільнення волокнових матеріалів по критичному тиску так, щоб деформація матеріала після спікання складала 0,1 %.

Розділ 3. Викладено результати досліджень контактних явшц в волокнових матеріалах із міді шляхом безперервного вимірювання їх електроопору під час різних режимів нагрівання зразків у вакуумі. Встановлено, що різні режими вакуумної температурної обробки пресовок (безперервне нагрівання з швидкостями 289; 500 і 866 град./год., ступінчасте нагрівання, спікання на протязі ЗО хвилин в діапазоні температур 400-950 °С) практично не впливають на хід температурної залежності електроопору зразків однакової пористості. При цьому криві охолодження і повторного нагрівання збігаються і проходять симбатно температурній залежності електроопору безпористої міді. Різке зменшення електроопору зразків в* діапазоні температур 200-400 °С пояснюється відновленням оксидів міді і не пов’язане з удосконаленням міжчастинкових контактів, про що свідчіггь іспит зразків на розтягнення. Міцність зразків після низькотемпературного відпалу не відрізняється від міцності пресовок. Попередній відновлювальнии відпал волокнових частинок, на відміну від порошкових, не впливає на стан міжчастинкових контактів пресовок.

Досліджено вплив невеликого (істотно менше тиску пресування відповідного зразка) навантаження стисненням в

- напрямку пресування на електроопір пористих матеріалів з міді (рис.1). Під час наваїггаження волокнових пресовок спостерігається значне зменшеній їх електроопору, що має істотні міптєву і релаксаційну складові. Під час розвантаження електроопір збільшується, але все таки залишається на порядок нижче ніж перед навантаженням. В спечених волокнових зразках вказані ефекти практично повністю пригнічуються, а в порошкових пресовках взагалі відсутні. Така поведінка волокнових пресовок пояснюється гнучко-жорстким характером міжчастинкових зв’язків, що значною мірою визначає фізико-механічні властивості і особливості розвитку деформаційних явищ в волокнових матеріалах.

Різниця в значеннях електроопору зразків волокнової міді, що вимірювався після обробки в вакуумі в діапазоні температур від 400 до 950 °С малі. Таким чином, оцінка стану міжчастинкових контактів за існуючою напівкількісною методикою є некоректною.

ч‘ ^

Розділ 4. Наведено результати досліджень насипної щільності і координаційного числа волокнових матеріалів. Насипна щільність Монодисперсних волоконових частинок визначається їх відносною

Рнс.1. Залежність відносного електроопору мідних зразків від тиску при навантаженні (1,3,5,7,8,9) і розвантаженні (2,4,6,7,8,9): 1,2

- волокнова прссовка пористістю 35 %; 3,4 - волокнова пресовка пористістю 50 %; 5,6 - волокнова прссовка пористістю 57 %; 7 -спечений волокновий зразок пористістю 54 %; 8,9 — порошкові пресовки пористістю 15 і 33 % відповідно.

довжиною і описується наступними апроксимаціґшими виразами:

(І-©)’1 = (0,187 + 0,010)Усі, Усі >15, (1)

(1- 0)'1 = 1,573 +.0,027(Усі)1-5 , 1 < Уй < 15,

де 0 - пористість в частках одиниці; 1 - довжина волокна; (і - діаметр волокна.

Виходячи з уявлень про відносну долю вільної поверхш пористого середовища отримано вираз, що описує залежність координаційного числа Ъ волокнових матеріалів від пористості і розмірів волокон:

г = 4У<і(1-0) 1/(1 > 15

(2)

Аналіз виразу (2) показує, що координаційне число волокнових матералів досить велике і досягає значень сотень одиниць. Координаційне число пропорційне відносній довжині частинок 1 їй. Отже, необхідно враховувати, що за інших рівних умов, але при різному значенні 1/(1, вплив контактних явищ на властивості матеріалу буде різним.

Проведено аналіз координаційного числа для насипки волокнових частинок, що характеризує граничний стан системи:

Швидке зростання координаційного числа для насипки коротких волокон в міру збільшення співвідношення Ш сповільнюється і асимптотично наближається до постійного значення, що дорівнює 21,4. Подальше збільшення ЇМ призводить тільки до збільшеїшя пористості системи.

Розділ 5. Викладено результати аналітичних досліджень електропровідності пористих матеріалів із дискретних хаотично орієнтованих волокон з недосконалими міжчастинховимн контактами.

Використовуючи розвинуту Р.Хольмом теорію електричних властивостей одиничного контакту, встановлено кількісішй зв’язок між відносним розміром £, контакту двох циліндричних тіл і його електроопором Я. У випадках короткого стягування (£, > 0,05), що має місце в спечених волокнових матеріалах, слід користуватися виразом:

де ро - питомий електроопір матеріал}' волокон.

Далі було прийнято таку модель волокнового тіла. Вважали, що недосконалі міжчастшкові "контакти мають кругову форму і рівномірно розподілені по довжині -волокна. Вважали також, що струм входить в волокновучастинку на першій половині її довжини і виходить з неї на другій половині. Таким чином, пршінята модель не обмежується розглядом елементарної комірки з розміром, що дорівнює міжконтактній відстані, а розглядає волокнову частинку по всій її довжині.

г = 21,4 І/(і > 15 г = [1,573 + ОДШО/сі)1-5]’1 (2 + Ш) К УЛ < 15

(3)

Ч

/

В результаті було отримано наступний вираз:

де

Ле/Ло,

- відносна електропровідність волокнового матеріалу; Хє/к>

- відносна електропровідність волокнового матеріалу з ідеальними міжчастннковими контактами в залежності від пористості по моделі В.В.Скорохода.

Розрахункові за виразом (5) криві (рнс.2) показують, що електропровідність волокнового матеріалу може досягати близьких до максимальних значень навіть при невеликих розмірах міжчастннкових контактів. Отримані шляхом розрахунку значення розміру міжчастннкових контактів близькі до літературних даних. Лінійність залежності £5 = Г(і), де £ - отримано розрахунком по експериментальним значенням електроопору зразка із мідних волокон під час ізотермічної витримки, відповідає спіканню за механізмом об’ємної дифузії, що також свідчить про дієздатність отриманого виразу.

Розділ 6. Наведено результати досліджень стану міжчастин-кових контактів в волокнових матеріалах.

Кількісна оцінка стану міжчастннкових контактів за елеетропровідніспо матеріалів з волокон міді якісно добре корелює з даними ультразвукових досліджень і результатами іспиту зразків на розтягнення (рис.3,4). Встановлено, що процес конгактоугворення в волокнових матеріалах із міді починається тільки після нагрівання зразків до температури близько 600-800 °С тобто після повної релаксації пружних напружень.

Кількісна оцінка стану міжчастннкових контактів в волокнових матеріалах із міді, виготовлених за звичайною технологічною схемою пресування-спікання, показує, що їх кількість виявляється істотно ( в 2 - 3 рази) менше, ніж повинно було бути за модельними уявленнями.

Розділ 7. Наведено результати дослідження процесів керування деформаційними і контактними явищами в волокнових пористих матеріалах.

І

Рис.2. Розрахункові залежності відносної електропровідності волокнового матеріалу, зведеної до нульової пористості, від розміру контактів при відносній довжині частинок: 1-15; 2-32; 3-100.

Досліджувався вплив невеликого навантаження стисненням в напрямку пресування на деформацію волокнових пресовок. Велика початкова швидкість деформації і її швидке змеїшіешія під час навантаження зразків є наслідком швидкого скорочення середньої міжконтактної відстані за рахунок відновлення контактів, що були зруйновані під час випресовки. Отримані сумарно величини деформації близькі до величин пружної післядії, що спостерігається після випресовки відповідних матеріалів.

З метою пригнічення об’ємного зростання було проведено серію дослідів по спіканню зразків волокнових матеріалів під тиском. Розрахунки величини тиску здійснювали з урахуванням температурної залежності модуля зсуву речовини волокон за картами механізмів деформації виходячи з уявлень М.Ю.Бальпіина про контактний характер ущільнення волокнових тіл. Величина навантаження складала для мідних зразків, в залежності від пористості, від 7 до 28 кПа і 50 кПа для зразків із волокон ніхрома.

Рис.З. Залежність відносного розміру контактів (а) і границі міцності при розтягненні (б) від температури спікання волокнового матеріалу. 1- розрахунок за виразом (5); 2-теоретичний розрахунок.

Рис.4. Вплив температури спікання на загасання (а) і швидкість розповсюдження (б) ультразвукових коливань. 1-поперечний; 2- повздовжний напрямок по відношенню до напрямку пресування.

Показовими є деформаційні зміни зразків матеріалів. Після спікання контрольних зразків із волокнової міді спостерігалося їх об’ємне зростання, яке в середньому складало 3 %, в той час як зразки, що спікалися під навантаженням, зазнали усадку, що в середньому дорівнювала 3,5 %. Аналогічний характер

деформаційних змін спостерігався і на зразках з волокон ніхрому. Тобто об’смне зростання зразків контрольної групи - 11 %, і усадка зразків, що спікалися під навантаженням - 10 %.

Отже, прикладання порівняно невеликого тиску під час спікання дозволило повністю пригнітити об’ємне зростання, що спостерігається не тільки під час спікання, але і після випресовки зразків. Отримані таким шляхом матеріали мають значно вищий рівень електропровідності і границі міцності при розтягуваній в порівнянні із зразками, що були виготовлені за звичайною технологією. Так, границя міцності при розтягуванні зразків з мідних волокон підвищилася в 1,5, а зразків з волокон ніхрома — в 2 рази (рис.5).

ВИСНОВКИ

1.Різке падіння електроопору волокнових пресовок з міді під час їх нагрівання в вакумі припадає на температурну область відновлення оксидів міді (200-400 °С) і не пов’язане з удосконаленням міжчастинкових контактів.

2.3начішй вплив малих (значно менше тиску пресування) деформацій стиснення на властивості волокнових пресовок і повна його відсутність для порошкових пояснюється принципово відмінним характером міжчастинкових зв’язків: жорстким для порошкових і гнучко-жорстким для волокнових матеріалів. Ця відмінність багато в чому визначає особливості розвитку деформаційних і контактних явищ в волокнових матеріалах.

З.Оцінка ступеня досконалості міжчастинкових контактів в волокнових матеріалах по їх електропровідності за традиційною методикою дає завищені, особливо в низькотемпературній області, значення і є некоректною.

4.Наснпна щільність волокнових матеріалів визначається відносною довжиною частинок Ш як у випадку довгих, так і коротких волокон. Отримано вирази, що пов’язують відносну довжину волокон і насипну щільність системи.

5.Отримано вирази, що описують залежність координаційного

б> МЯо.

Рис.5. Злежіїість границі міцності при розтягненні зразків з волокон міді (а) (сі=50 мкм; 1=5 мм) і волокон ніхрому (сі=30 мхм; 1=2,7 мм) від пористості. 1 - спікання під тиском; 2,3 - спікання без тиску ( 3- літературні дані); 4 - розрахунок.

числа від розмірів волокон і пористості. Як показує аналіз, координаційне число волокнових матеріалів велике і досягає значення сотень одиниць. Координаційне число волокнових матеріалів пропорційне відносній довжині частинок ІМ. Отже, за інших рівних умов, але при різному значенні ЇМ, вплив контактних явиш на властивості матеріалу буде різним.

• б.Аналітично отримано вираз, що описує електропровідність матеріалу із дискретних хаотично орієнтованих волокон з недосконалими міжчастинковими контактами. Запропоновано новий підхід до кількісної оцінки контактних явищ в волокнових матеріалах за їх електропровідністю. Результати такої оцінки добре узгоджуються з даними ультразвукових досліджень і результатами іспиту зразків на розтягення.

7. Практично всі міжчастинкові контакти, що утворюються в процесі пресування, руйнуються під час внпресовкн внаслідок релаксації пружних напружень. Об’ємне зростання. яолокновнх матеріалів, що спостерігається на ранніх етапах спікання, також перешкоджає утворенню міжчастинкових контактів. Встановлено, що процес контактоутворення в волокнових матеріалах починається тільки після повної релаксації пружних напружень, що накошічуються під час пресування матеріалу (600-800 °С).

8.Результати кількісної оцінки стану міжчастинкових контактів в спечених за традиційною технологією волокнових матеріалах показують, що їх кількість є істотно ( в 2-3 рази) меншою ніж повинно було б бути відповідно до модельних уявлень.

9.Розроблено спосіб спікання волокнових пресовок під невеликим, стискаючим в напрямку пресування, навантаженням, яка дозволяє повністю пригнітити об’ємне зростання матеріалу, що спостерігасться як під час внпресовкн, так і на початкових етапах спікання. Отримані за такою технологією матеріали мають значно вищий рівень електропровідності і границі міцності при розтягуванні. Так, границя міцності при розтягуванні зразків з мідних волокон підвищилася в 1.5, а зразків із волокон ніхрома - і» 2 рази і близька до розрахункових значень.

10.Провсдсні дослідження показують, що волокнові матеріали, які виготовляються за традиційною технологічною схемою, мають значніш резерв фізико-механічних властивостей, який можна реалізувати шляхом пригнічення зростання матеріалу. Для цього слід забезпечити формування міжчастинкових контактів в них під тиском.

Основні положення роботи викладено в наступних публікаціях.

1.Клименко В.Н., Косгорнов А.Г. Особешюсти изменения электросопротивления пористых порошковых и волокновых прессовок в процессе нагрева и нагружения сжатием // Порошковая металлургия. - 1997. - №11/12. - С. 34-38.

2.Косторнов А.Г., Клименко В.Н. Электропроводность и контактные явления в пористых металлических материалах // Порошковая металлургия. - 1998. - №11/12. - С. 37-42

3.Клименко В.Н., Косгорнов А.Г., Крючков Ю.Н. Координационное число и насыпная плотность пористых волокновых материалов // Порошковая металлургия. - 1999. - №3/4. -С. 107-110.

4.Исследоваіше межчастичных контактов в пористых волокновых материалах из меди на ранних этапах спекания / А.Г.Косгорнов, В.Н.Клименко, Ю.Г.Безымянный, В.Г.Боровнк // Порошковая металлургия. - 1999. -№9/10. -С. 13-17.

5.Клименхо В.Н., Косторнов А.Г. Особенности изменения электросопротивления пористых порошковых и волокновых прессовок в процессе нагрева и нагружения сжатием // Тези доповідей міжнародного семінару “Реологічні моделі та процеси деформування пористих і композиційних матеріалів”. - Луцьк. -1997. - С. 9-10.

6.КІішепко V.N., Kostomov A.G., Kamyshenko А.А. The electrical conductivity of the fibrous porous body with unperfect interparticle contacts // Int. Conf. "Advanced materials" Symp. A. -Abstracts - Kiev. - 1999. - P. 20.

Клименко B.M. Деформаційні і контактні явища в пористих порошкових і волокнових матеріалах і розробка методів керування ними під час спікання. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.16.06. - порошкова металургія та композиційні матеріали. - Інстіггут проблем матеріалознавства НАН України, Київ, 1999.

Дисертацію присвячено вивченню деформаційних і контактних явищ в волокнових пористих металічних матеріалах з мстою підвищення рівня їх фізоко-механічних властивостей. Встановлено, що деформаційні явища негативно вплітають на стан міжчастинкових контактів, значно зменшуючи їх кількість. Розроблено метод пригнічення об'ємного зростання волокнових матеріалів шляхом спікання під малім тиском. Метод дозволяє значно підвищити їх фізико-механічні властивості і рекомендується до практичного використаній.

Ключові слова: волокнові матеріали, деформаційні явища, контактні явища, фізико-механічні властивості, електропровідність.

Клименко В.Н. Деформационные и контактные явления в пористых порошковых и волокновых материалах и разработка методов управления ими во время формования и спекания.-Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.16.06. - порошковая металлургия и композиционные материалы. - Институт проблем материаловедения НАН Украины, Киев, 1999.

Диссертация посвящена изучению деформационных и контактных явлений в волокновых пористых металлических материалах из дискретных волокон с целью повышения уровня их физико-механических свойств. В диссертации экспериментально показана высокая чувствительность свойств волокновых прессовок, в отличие от порошковых равной пористости, к небольшим сжимающим в направлении прессования напряжениям, которая объясняется принципиально различным характером межчасгичных связей: жестким для порошковых и гибко-жестким для волокновых тел. Проведено количественное описание, в зависимости от пористости и размеров волокон, основных структурных характеристик волокновых материалов: координационного числа, среднего межконтактного расстояния, количества межчастичных юнгтактов в единице объема. Проведено исследование предельного состояния объектов исследования - системы свободно насыпанных частиц. Показано, что оценка степени совершенства межчастичных контактов по электропроводности с использованием существующей методики дает завышенные значения, особенно в низкотемпературной области, и является некорректной. Установлена количественная связь между размером межчастичных контактов материала из дискретных хаотически ориентированных волокон и его электропроводностью. Предложен новый подход к количественной оценке контактных явлений в волокновых материалах но их электропроводности. Результаты такой оценки хорошо согласуются с данными ультразвуковых исследований и испытаниями образцов на растяжение и показывают, что количество межчастичных контактов в спеченных волокновых материалах оказывается существенно (в 2-3 раза) меньше теоретического. Показано, что причиной такого различия является объемный рост волокновых материалов вследствие релаксации упругих напряжений накопленных в процессе прессования. Разработан метод подавления объемного роста волокновых материалов путем спекания под малым давлением. Метод позволяет полностью подавить рост волокновых материалов, наблюдаемый как во время выпрессовки так и на начальных этапах спекания. Полученные по такой технологии материалы имеют значительно более высоки! уровень электропроводности и прочности при растяжении в сравнении с контрольными образцами. Метод рекомендован к использованию на практике.

Ключевые слова: волокновые материалы, деформационные явления, контактные явления, физико-механические свойства, электропроводность.

Klimenko V.N. Deformanion and contact phenomena in porous pouder and fibrous materials and development <jf methods of controls by them on time pressure and sintering. - Manuscript

The thesis candidate of technical science under the speciality 05.16.06. - powder metallurgy and composite materials. - Institute for Problems in Materials Science of National Academy of Science of Ukraine, Kyiv, 1999.

The dissertation is devoted to study deformation and contact phenomena in fibrous porous metal materials with the purpose of increases of level of their physical and mechanical properties. Dissertation offers the new approach to quantitative valuation of contact phenomena in fibrous materials on them electrical conductivity. Tere is established that deformation phenomena is negative influence on the condition of intcrpartial contacts considerably reducing their quantities. The method of suppression of volume growth fibrous materials by way sintering under small pressure is developed. The method permits considerably to increase their physical and mechanical properties and it is recommended to use on practicc.

Key words: fibrous materials, deformation phenomena,

contact phenomena, physical and mechanical properties, electrical conductivity.