CC BY
7
федеральными конституционными законами и федеральными законами. Посредством комиссий создаваемых для проверки выполнения требований по защите Государственной Тайны.
Использованные источники:
1. http://doblest-chest.ru/info/voennaya-sluzhba-i-obrazovanie/314-dopusk-voennosluzhashchego-k-gosudarstvennoj-tajne-formy-dostupa
2. https://vk.com/away.php?to=http%3A%2F%2Fwww.delo-press.ru%2Farticles.php%3Fn%3D7171&cc key=
3. https://vk.com/away.php?to=https%3A%2F%2Fdoc.mil.ru%2Fdocuments%2F projects%2Fmore.htm%3Fid%3D11047654%40morfNPAProject&cc_key=
УДК 67.03
Назаренкова А.А. студент бакалавриата 4 курса 03.03.03 «Радиофизика» Половинкин Н.С. студент магистратуры 1 курса 09.04.01 «Информатика и вычислительная техника» ФГБОУ «Оренбургский государственный университет»
Россия, г. Оренбург
РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНО-ГРАДИЕНТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Аннотация
В данной статье рассматриваются различные виды функционально -градиентных материалов и области их применения. Рассмотрен способ создания функционально-градиентных материалов посредством сухого смешивания.
Ключевые слова: функционально-градиентные материалы, градиент пористости, микроструктурный градиент, гомогенизация, сухое смешивание
Nazarenkova A.A., undergraduate students fourth year, 03.03.03 «Radiophysics» Polovinkin N.S., graduate student first year, 04.09.01 «Informatics and computer engineering»
Orenburg state university Russia, Orenburg
Abstract
The article uses various types of functional gradient materials and areas of their application. The method of creating functional gradient materials by dry mixing is considered.
Keywords: functional gradient materials, porosity gradient, microstructural gradient, homogenization, dry mixing
В начале разработки функционально-градиентных материалов (ФГМ)
концепция заключалась в том, чтобы резкое изменение внутренней структуры, которое существует в традиционном композиционном материале. Согласно концепции, было необходимо заменить резкие переходы на постепенное изменение структуры. Растущий интерес к этому типу материалов привел к разработке различных типов ФГМ. В биомедицинском применении некоторые имплантаты должны имитировать человеческий орган, который они намереваются заменить или восстановить, чтобы они могли нормально функционировать, не разрушая окружающие ткани. Они также должны иметь возможность прослужить дольше в эксплуатации. Большая часть человеческого тела состоит из материалов, подобных ФГМ, если учитывать требования к функциональности. Это одна из причин, по которой имплантаты также должны быть изготовлены из ФГМ, чтобы соответствовать заменяемому органу.
Существуют и иные способы применения ФГМ: военная техника, металлообработка, горнодобывающая промышленность, перерабатывающая промышленность. В военной технике значительную роль играет многослойность с разными свойствами каждого слоя. Например, при баллистических испытаниях бронзовая плитка может выдерживать удары, разрушаясь лишь частично. В металлообработке и горнодобывающей промышленности ФГМ помогут создать резцы, которые бы стачивались медленнее.
Различные типы ФГМ, которые сейчас производятся, включают градиент химического состава ФГМ, градиент пористости и микроструктурный градиент ФГМ.
Функционально-градиентные материалы - сплавы, состоящие из твёрдых зёрен карбидов, нитридов и боридов переходных металлов, образующих прочный непрерывный каркас, и металлической связки, содержание которой непрерывно изменяется в объёме материала.
Е|, V! —>- г
Е2, а2,
Ез, а„ У3 С4, «4.
Ел, <*л, Уп
Т \
Рисунок 1 - Схема функционально-градиентного материла В результате ФГМ-материалы обладают свойствами как твёрдого сплава, так и металла, то есть имеют высокую твёрдость и большую ударную вязкость.
В свою очередь, материалы градиента пористости могут представлять собой градиент плотности пористости или градацию размеров пор. Плотность пористости получает изменением плотности пористости относительно пространственного положения по объему материала. С другой стороны, градиент размера пор ФГМ создается путем изменения размеров пор или формы пор, или того и другого. Градация размеров пор может быть достигнута путем изменения размеров частиц порошка, которые используются в разных местах в сыпучем материале в процессе градации. Он также может быть получен путем изменения параметров обработки продукции или использования различных параметров спекания для получения требуемого градиента пористости.
Градация размеров пор наблюдается в костных имплантатах, где большие размеры пор помогают сращиванию костей, а меньшие размеры пор полезны для имплантации хряща. Пористые имплантаты помогают обеспечивать теплоизоляцию, что помогает ослабить электрические и тепловые напряжения.
В Сиднейском университете был разработан процесс контролируемого смешивания для изготовления функционально градуированных материалов с широким периодическим градиентом, который ещё называют процессом сухого смешивания (СС)[1]. Процесс СС характеризуется следующими некоторыми особенностями такими, как периодические и непрерывные градиенты с возможностью контроля профиля градиента, быстрая пропускная способность, а также широкие градиенты от миллиметров до сантиметров.
Технология процесса включает три этапа: подача/смешивание, гомогенизация, осаждение. На этапе подачи и смешивания порошки засыпаются в бункер, а затем с помощью зубчатого диска, показанного ниже, формируют непрерывную объемную структуру путем вращения бункеров по управляющему диску с помощью зубчатого диска.
Рисунок 2 - Бункеры для смешивания порошков [1] Более важная часть секции подачи / смешивания, непоказанная на рисунке, представляет собой вибрационный двигатель, который используется для минимизации агломерации порошков в бункере и, в свою очередь, повышает надежность потока порошка.
Гомогенизация отвечает за эффективное смешивание порошков в пределах импеллерной камеры, обеспечивая при этом минимальную интерференцию потока порошка.
Осаждение, являющееся заключительным этапом процесса, отвечает обеспечение равномерного распределения порошков по каждому сублатеральному слою осаждения без влияния на осевое осаждение порошков.
По мнению некоторых ученых, функционально градиенты материалы уже не считаются перспективными, так как некоторые из них не выполняют заявленных функций или выполняют их только частично. Однако исследование свойств ФГМ и различные способы их изготовления идут и по сей день. Безусловно, они ФГМ обладают интересными свойствами и могут сильно помочь в медицине, промышленности и металлообработке. Поэтому их исследования с большой вероятностью будут периодически возобновляться.
Использованные источники:
1. Chavara D.T. Biomimetic Functionally Graded Materials: Synthesis by Impeller-Dry-Blending / D.T. Chavara, C. X. Wang, A. Ruys.: Journal of Biomimetics, Biomaterials and Tissue Engineering Vol.3.- 2009.-р. 3749
2. Mahamood, Functionally Graded Materials / Mahamood, R. Modupe, Akinlabi, E. Titilayo.: Springer International Publishing. - 2017. - 103р.
3. Белянкова Т. И., Лыжов В. А. Моделирование преднапряженных функционально градиентных материалов и покрытий // Вестник ННГУ. 2011. №4-5.
