Изучение закономерностей образования трещин при микроиндентировании отожженного металлического стекла в высокотемпературной области

Пермякова И.Е.; Ушаков И.В.; Зенякова Н.А.; Потапова О.А.

Секция: ОБЩАЯ ФИЗИКА

ВЛИЯНИЕ АТОМОВ УГЛЕРОДА НА МЕЗОМОРФНЫЕ СВОЙСТВА КРЕМНЕУГЛЕРОДНЫХ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ © В.М. Поликарпов, Е.М. Антипов

Среди множества полимеров полиорганокарбоси-ланы (ПКС) или иначе кремнеуглеродные полимеры занимают особое место. Интерес к таким соединениям обусловлен как их промышленным использованием, так и особенностями структурного строения. Основное количество научных публикаций посвящено полимерам, содержащим в основной цепи только атомы кремния и атомы углерода в боковом обрамлении. Заинтересованность к такому классу полимеров вызвана их возможностью при нагреве образовывать колончатую мезофазу (кондис-кристалл), которая характеризуется двухмерной гексагональной упаковкой при наличии конформационного беспорядка. Стоит отметить, что при таком фазовом превращении резко меняются свойства полимерного материала. При варьировании боковых радикалов за счет изменения длины боковых цепочек изменяется температура перехода «Кристалл -Кондис-кристалл», однако сам переход имеется во всех полимерах данного класса.

Нами исследовались ПКС, содержащие в основной цепи не только атомы кремния, но и атомы углерода. Исследования проводились тремя независимыми методами: методом рентгеноструктурного анализа, диффе-ренциально-сканирующей калориметрии, методом

термомеханического анализа. Все исследования были получены в Институте нефтехимического синтеза РАН. В основной цепи находились атомы углерода и кремния, а в боковом обрамлении - метальные группы. Максимальное преобладание атомов углерода составляло 3/1.

Исследования показали, что введение атомов углерода в основную цепь резко уменьшает возможность образования колончатой мезофазы. Несмотря на это, отмечена тенденция конформационных изменений в процессе нагрева. Однако конформационные изменения приводят к образованию в лучшем случае нематической фазы.

Таким образом, можно констатировать, что ослабление влияния атомов кремния в основной цепи за счет введения атомов углерода приводят к уменьшению вероятности образования колончатой мезофазы, однако, конформационные изменения в процессе нагрева происходят. Все эти фазовые изменения надежно регистрируются вышеуказанными экспериментальными методами.

БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 01-01-00403) и ЮТАБ 00-525.

ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ОБРАЗОВАНИЯ ТРЕЩИН ПРИ МИКРОИНДЕНТИРОВАНИИ ОТОЖЖЕННОГО МЕТАЛЛИЧЕСКОГО СТЕКЛА В ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОБЛАСТИ © И.Е. Пермякова, И.В. Ушаков, Н.А. Зенякова, О.А. Потапова

Цель работы состояла в исследовании закономерностей образования трещин при индентировании металлических стекол (МС), подвергнутых предварительному отжигу в температурном интервале начала процесса кристаллизации до предплав ильных температур.

Исследования проводили на МС 82КЗХСР. Толщина ленты 30 мкм, состав: 83,7 % Со + 3,7 % Бе + 3,2 % Сг + 9,4 % (вес. %). Перед испытанием образцы (10x20 мм) отжигали в печи при Тт - 888-1053 К с выдержкой 10 мин при каждой температуре. Характер деформации и разрушения исследовали на микротвердомере ГТМТ-3 при индентировании МС на подложке с

различной микротвердостью (подложка № 1 - полиэфирный композит ТУ 2312-021-11748532-97, микротвердость «151 кГ/мм2, подложка № 2 - композит ТУ 2385-011-04831040-95, микротвердость «16 кГ/мм2). В свою очередь данные подложки толщиной «1 мм наносили на металлическую основу.

Отмечено, что по фиксированным цветам побежалости на поверхности МС можно определить температуру их термической обработки при заданном времени отжига.

Установлено, что зависимость вероятности образования трещин от нагрузки на индентор является линейной для высоких температур отжига. Показано экс-

поненциальное уменьшение нагрузки, при которой образуются трещины на сплаве, отожженном при предплавильных температурах при микроиндентиро-вании. Использование эластичных подложек предпочтительнее для определения механических характеристик металлического стекла.

Уменьшение нагрузки, необходимой для образова-

ния трещин после отжига при высоких температурах, обусловлено перераспределением компонентов сплава, изменением его структуры, ростом отдельных кристаллов.

БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант №01-01 -00403).

КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО СТЕКЛА 82КЗХСР

Исследования коррозионных свойств металлических стекол представляют собой большой интерес, так как всюду, где эксплуатируются данные материалы, есть вещества, которые взаимодействуют с их поверхностными слоями и разрушают эти слои.

Целью работы являлось исследование скорости коррозии металлического стекла 82КЗХСР, помещенного в растворы серной кислоты с различной концентрацией.

Исследования проводили на равных по размерам образцах, массу которых определяли на аналитических весах. Затем образцы помещали на 24 часа в растворы серной кислоты различной концентрации. После воздействия кислоты образцы взвешивали и определяли относительную разность масс.

Исследованы изменения, возникающие на поверхности металлического стекла, под воздействием раствора серной кислоты. Установлено формирование

характерных концентрических окружностей, предположительной причиной возникновения которых является наличие в приповерхностных слоях дефектов аморфной структуры. Дефекты, являясь концентраторами напряжений, способствуют растворению металлического стекла в этих областях.

Установлено, что металлическое стекло 82КЗХСР, подвергнутое воздействию серной кислоты, имеет наименьшую коррозионную стойкость при 47 % концентрации Н2804. При высоких концентрациях коррозионная стойкость лимитируется процессами пассивации, а при низких - нехваткой ионов.

По характеру корродирования металлическое стекло может быть отнесено к химически совершенно стойким материалам.

БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 01-01-00403).

В щелочногалоидных кристаллах наблюдается самопроизвольное залечивание трещин скола. Залеченный участок выявляется, как правило, в виде строчки дислокаций, что обусловлено несовпадением рельефа соединяемых поверхностей. Несоответствие рельефа связано как с изгибом берегов трещины, так и с их разворотом на некоторый малый угол в плоскости движения трещины.

Методом компьютерного моделирования оценено изменение сил взаимодействия между поверхностями скола в ионных кристаллах в зависимости от их расположения после раскола.

Установлено, что уже при сдвиге плоскостей на малые доли параметра решетки, сила притяжения существенно уменьшается. Значение силы максимально при взаимодействии заряженных плоскостей без отно-

сительного сдвига и численно равно теоретической прочности на разрыв, что говорит об адекватности данной физической модели реальному кристаллу.

При развороте плоскостей даже на малый угол порядка 1 минуты происходит резкое изменение сил взаимодействия между плоскостями. Дальнейшее увеличение угла разворота сопровождается монотонным снижением значений силы на 2 порядка. Отмечено, что при параллельном сдвиге плоскостей относительно друг друга на полпараметра решетки в одном направлении, и при сдвиге одновременно на расстояние подпараметра в двух направлениях с последующим поворотом, наблюдается резкое понижение амплитуды силы по сравнению со значениями силы в исходном состоянии.

Увеличение числа ионов во взаимодействующих плоскостях ведет к меньшим флуктуациям значений

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Пермякова И. Е., Ушаков И. В., Зенякова Н. А., Потапова О. А.