№ 3 (2020)

Разработка композиционных материалов на основе полимеров, модифицированных углеродными наноструктурами, является перспективным направлением научных исследований, поскольку их применение позволяет значительно улучшить функциональные свойства полимеров по сравнению с другими модификаторами. Работа посвящена исследованиям электропроводящих свойств эпоксидной смолы (ЭС), модифицированной расширенным соединением графита (РСГ), которое предварительно модифицировали фенолформальдегидной смолой (ФФС) путем ультразвуковой обработки в водном растворе. Полученную концентрированную дисперсию РСГ с ФФС флокулировали с помощью уксусной кислоты, фильтровали и промывали водой. Водную пасту РСГ, модифицированного ФФС, вводили в матрицу ЭС методом механического перемешивания на трехвалковой мельнице. Доказано, что модификация РСГ ФФС перед введением в эпоксидную матрицу способствует лучшему распределению углеродного материала, а также уменьшению размеров агрегатов его частиц. Проведены исследования электропроводности композитов, полученных методом горячего отверждения, в результате которых установлено, что максимальной электропроводностью- 6,2×10^-4 См×см^-1 обладали образцы на основе ЭС, содержащие 9 масс. %графита, модифицированного ФФС, что на 2 порядка выше электропроводности образцов с применением графита без предварительной обработки. Порог перколяции наблюдался при 3 масс. % графита в эпоксидном композите. Полученные результаты доказывают, что использование РСГ, модифицированного ФФС в качестве наполнителя ЭС, позволяет достичь более высоких значений электропроводности, чем с применением необработанного РСГ. Кроме того, применение ФФС для модифицирования РСГ имеет преимущество перед другими ПАВ, поскольку за счет взаимодействия активных молекул ФФС с молекулами ЭС не требуется дальнейшее удаление ПАВ из композита.

Изучена скоростная зависимость деформационного поведения образцов круглого сечения, приготовленных из сплава Ti-3,5Al-1,1Zr-2,5V, в условиях одноосного растяжения при комнатной температуре. Образцы длиной 200 мм были разделены на три группы по пять штук в каждой. Первая группа образцов была испытана при скорости перемещения траверсы 0,05 мм/мин, вторая группа - при скорости 5 мм/мин, третья группа - при скорости 500 мм/мин. Аттестация микроструктуры титанового сплава в недеформированном состоянии показала, что средний размер зерен α-фазы титана был около 7 мкм, а межзеренные границы преимущественно больше угловые, т. е. соседние зерна разориентированы более чем на 15°. Проведение механических испытаний показало, что характер деформационного поведения титанового сплава не зависит от скорости нагружения. Несмотря на это, с увеличением скорости деформирования возрастали пределы текучести и прочности, тогда как величина полной деформации снижалась. В месте разрушения образцов наблюдалась шейка. Коэффициент сужения не зависел от скорости растяжения. Качественных изменений в характере механического поведения и в морфологии поверхности изломов образцов (присущий вязкому разрушению чашечный излом) не наблюдалось. Увеличение деформируемости образцов со снижением скорости растяжения подтверждается исследованиями микроструктуры образцов. Ширина дифракционных пиков образцов, испытанных с меньшей скоростью, была больше. Флуктуация полученных значений ширины дифракционных линий относительно аппроксимирующей прямой свидетельствует о скоростной чувствительности зерен «твердых» и «мягких» ориентировок. Это указывает на существование последовательности активации систем скольжения. Так, в первую очередь нагружаются «мягкие» зерна, благоприятно ориентированные для легкого призматического скольжения в плоскостях (100) и (110). Далее происходит их упрочнение, что способствует перераспределению нагрузки на «твердые» зерна с базисными нормалями, близкими к оси нагружения, которые на начальном этапе деформировались упруго.

Существующие многочисленные экспериментально построенные диаграммы фазового равновесия цветных сплавов отражают специфику взаимодействия компонентов при их различном соотношении и при разных температурах и дают представление о так называемой «металлографической» структуре сплавов. В общем случае в литературных источниках между структурой и свойствами установлена достаточно хорошая связь, что позволяет управлять свойствами, прогнозировать их возможное изменение при варьировании концентрации компонентов и условий формирования структуры. Однако применяемые критерии, позволяющие в ряде случаев объяснить и спрогнозировать уровень получаемых свойств по виду диаграммы фазового равновесия, не дают возможности объяснить природу достаточно большого числа существующих аномалий физико-механических свойств промышленно используемых цветных сплавов. В статье на основании исследования многочисленных литературных данных определена закономерность, позволяющая установить связь аномалий физико-механических свойств цветных сплавов с диаграммами фазового равновесия. Впервые вводится представление о диаграмме фазового равновесия как о концентрационной зависимости качественных изменений интервалов кристаллизации (перекристаллизации), что позволяет связать с диаграммой фазового равновесия экстремальные значения физико-механических свойств, которые невозможно объяснить особенностями фазового состава или структуры. Разработана методика, позволяющая связать аномалии свойств сплавов с диаграммами фазового равновесия на основании впервые установленного критерия - качественного изменения (протяженности по температуре) интервала кристаллизации (перекристаллизации) (Q∆LS), а также с различием в структурной наследственности (генеалогии) атомов компонентов, составляющих двойную систему. Совместный анализ аномалий свойств двойных сплавов с диаграммами состояния (на основании установленного критерия (Q∆LS)) позволяет связать последние с наличием промежуточных фаз в системах Cu-Zn, Cu-Sn, Cu-Si, Al-Cu, Al-Si, Al-Mg, Al-Cu-Mg, Cu-Mn. На основании установленной закономерности связи аномалий физико-механических свойств сплавов с качественными изменениями интервалов кристаллизации (перекристаллизации) (QΔLS) предлагается альтернативная версия закона Курнакова.