Наукові основи створення просторово-армованих металевими сітками композиційних матеріалів з підвищеним опором механічним і термічним навантаженням

Вишняковим Л.Р. сформульоване завдання дослідження триботехнічних властивостей композитів на основі термічно розширеного графіту, проаналізовані і узагальнені експериментальні результати.

Пат. 6198 Україна, МКИ C1 B64D45|02. Блискавкозахисне покриття для агрегатів літального апарату: Л.Р.Вишняков, В.М.Казуров, І.М.Кохана, В.О.Коханий, О.М.Андрієнко, Р.Л. Штейнберг, О.В.Андрєєв; ІПМ НАНУ.- № 94270943; Заявл. 27.06.90; Опубл. 29.12.94.- Бюл. № 8-1.- 8 с.

Вишняковим Л.Р. запропоновано ідею створення блискавкозахисних покриттів з використанням металевих трикотажних сіток, сформульовано формулу винаходу.

Вишняков Л.Р. Ущільнюючі армовані композити на основі термічно розширеного графіту // Вопросы атомной науки и техники.- 1999.- № 4 (76).- С. 93-99.

Вишняков Л.Р., Коханая И.Н., Казуров В.Н., Катерева Т.П. Композиционные полимерные материалы с элементами молниезащиты // Технологические системы.- 1999.- № 2.- С. 36-37.

Вишняковим Л.Р. сформульоване завдання підвищення блискавкозахисту полімерних композитів за рахунок використання металевотрикотажних сіток, проаналізовано результати випробувань матеріалів.

Вишняков Л.Р. Слоисто-волокнистые композиционные материалы с алюминиевой матрицей // Технологические системы.- 2000.- № 1 (3).- С. 29-32.

Пат. 7784 Україна, МКИ C1 F16J15/12. Спосіб виготовлення ущільнюювальної прокладки: Л.Р.Вишняков, Э.П.Косигін, Ю.А.Чернявський, Л.А.Лукачевський, В.І.Трефілов; ІПМ

НАНУ.- № 93005549; Заявл. 17.11.93; Опубл. 26.12.95.- Бюл. №4.- 6 с.

Вишняковим Л.Р. запропонована ідея отримання ущільнюючих матеріалів за рахунок армування термічно розширеного графіту металевими сітками та просічними фольгами, сформульовано формулу винаходу.

Пат. 7785 України, МКИ C1 F16J15/00. Спосіб виготовлення ущільнюючих виробів з графіту: Л.Р.Вишняков, В.О.Коханий, Э.П.Косигін, В.П.Мороз, Є.Ю.Чижаньков, Ю.О.Чернявський, Л.А.Лукачевський, І.М.Кохана, Н.Й.Дуброва; ІПМ НАНУ.- № 94051527; Заявл. 04.08.93; Опубл. 26.12.95.- Бюл. № 4.- 8 с.

Вишняковим Л.Р. запропонована ідея одержання ущільнюючих виробів з графіту способом пресування армованих сітками пористих стрічок- напівфабрикатів, сформульовано формулу винаходу.

Вишняков Л.Р. Армированные композиты слоисто-волокнистой структуры на алюминиевой основе // Технологические системы.- 2003.- № 4.- С. 53-57.

Пат. 64651А України, МКИ В64D45/02, В21D53/92. Блискавкозахисне покриття: Л.Р.Вишняков, І.М.Кохана, В.О.Коханий, О.В.Нешпор, В.М.Казуров, В.Г. Бондар, В.Ф.Гринь, І.І.Чернявський, А.С.Гриценко; ІПМ НАНУ.- № 2003109375; Заявл.17.10.03; Опубл.16.02.04.- Бюл. № 2.- 8 с.

Вишняковим Л.Р. запропоновано ідею використання в поверхнево-армованих полімерних композитах в'язано-паяних сіток для підвищення опору до ударів блискавки, сформульовано формулу винаходу.

Vishnyakov L.R. An influence of Al-B-steel hybrid composite structure and fabrication procedure on energy dissipation therein // Proc. Int. Sympos. Composites Fracture Mechanics and Technology.- Chernogolovka: 1992.- Р.284-289.

Vishnyakov L.R. Aluminum-based reinforced composites with laminated fiber structure // Proc. Int. Conf. Advanced Metallic Materials.- Smolenica Castle, Slovakia, 2003.- Р.301-304.

Vishnyakov L.R., Moroz V.P., Lavrentev V.I. Aluminum-based reinforced composites of fiber laminate structure // Functional materials.- 2004.- 11, № 3.- Р. 393-396.

Вишняковим Л.Р. сформульовано завдання дослідження, проаналізовано експериментальні результати визначення умов розсіювання енергії при термоциклюванні композитів.

Vishnyakov L.R., Alexandrov S.E. Mathematical model of join compacting of metal powder matrix and reinforcing knitted net // Proc. Int. Sympos. Composites Fracture Mechanics and Technology.- Chernogolovka, 1992.- Р.274-278.

Вишняковим Л.Р. сформульовано завдання створення математичної моделі ущільнення композитів, розроблена методологія виготовлення зразків, зроблено аналіз розрахунків, прийнято участь в узагальненні результатів.

Вишняков Л.Р. Получение и свойства порошковых металлокомпозитов алюминий-стальная трикотажная сетка // Сб. науч. тр. Исследование в области композиционных материалов.- К.: Ин-т пробл. материаловедения НАН Украины, 1995.- С. 90-98.

Vishnyakov L.R., Moroz V.P., Belov A.A. Investigation off damping ability of Al-B-Steel composite materials // Proc. Mosсow International Composites Conference 1990.- London: Elsevier Applied Science.- 1991.- Р.1142-1147.

Вишняковим Л.Р. сформульовано завдання досліджень демпфуючої здатності шарувато-волокнистих композитів на основі боралюмінію та узагальнені результати досліджень.

Вишняков Л.Р Оценка вклада структурных составляющих в рассеивание энергии в гибридном композите алюминий-бор-сталь // Сб. науч. тр. Исследование в области композиционных материалов.- К.: Ин-т пробл. материаловедения НАН Украины, 1995.- С. 103-112.

Лаварентьев В.И., Вишняков Л.Р., Мороз В.П., Свириденко Н.В. Накопление повреждений в композиции алюминий-бор-сталь при термоциклировании // Сб. науч. тр. Исследование в области композиционных материалов.- К.: Ин-т пробл. материаловедения НАН Украины, 1995.- С. 112-119.

Вишняковим Л.Р. сформульовано завдання дослідження структури та властивостей композитів при термоциклюванні, проаналізовано взаємозв'язок між коефіцієнтом внутрішнього тертя та мікроструктурою композитів.

Vishnyakov L.R. The influence of reinforcement by steel nets on the properties of B-Al // Proc. Mosсow International Composites Conference 1990.- London: Elsevier Applied Science.- 1991.- Р.1148-1155.

Вишняков Л.Р., Чижаньков Е.Ю., Мороз В.П., Косыгин Э.П. Разработка новых уплотнительных материалов на основе армированного термически расширенного графита // Сб. науч. тр. Исследование в области композиционных материалов.- К.: Ин-т пробл. материаловедения НАН Украины, 1995.- С. 128-139.

Вишняковим Л.Р. запропонована ідея армування сітками термічно розширеного графіту, сформульована методологія експериментів та досліджень, узагальнені результати.

АНОТАЦІЯ

Вишняков Л.Р. Наукові основи створення просторово-армованих металевими сітками композиційних матеріалів з підвищеним опором механічним і термічним навантаженням. - Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.01 - Матеріалознавство. Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М.Францевича НАН України, м. Київ, 2005 р.

Дисертація присвячена вирішенню важливої науково-прикладної проблеми створення композиційних матеріалів із металевою та неметалевою матрицею, які просторово армовані металевими сітками трикотажної структури, для забезпечення підвищеного опору механічним і термічним навантаженням. Теоретично обґрунтовано та вирішено завдання встановлення взаємозв'язку між деформаційними властивостями та ефективними пружними характеристиками металевих в'язаних сіток зі структурою кулірного трикотажу. З використанням методів макроскопічної механіки пористих середовищ розроблено модель процесу деформаційної консолідації методами пресування та прокатки просторово армованих металевими сітками композитів з порошковою матрицею, яка основана на використанні відомих методів теорії пластичності пористих тіл, і враховує здатність податливої сітки вносити в'язкий елемент у процес ущільнення композиту. Для визначення механізмів дисипації енергії при циклічних навантаженнях запропонована розрахунково-експериментальна методика оцінки розсіювання енергії. Розглянуто стабільність структури композитів із металевою матрицею при дії температур під час отримання і експлуатації матеріалів, оптимізовані режими формування композитів методом гарячого пресування (дифузійного зварювання). Досліджено декілька груп важливих у практичному відношенні композиційних матеріалів - конструкційних, електродних, ущільнюючих, блискавкозахисних, в яких використання армуючих металевих сіток дозволяє здійснити їх функціональне призначення за умов досягнення просторової внутрішньої структури. Результати досліджень були впроваджені при створенні виробництва металевих сітчастих армуючих елементів і композиційних матеріалів з матрицями на основі алюмінієвих сплавів, хлориду міді, цирконію, термічно розширеного графіту та полімерних зв'язуючих в елементах конструкцій авіаційної техніки, водоактивованих джерелах струму, термохімічних катодах і ущільненнях теплових мереж та двигунів внутрішнього згоряння.

Ключові слова: композит, металева сітка, об'ємне армування, порошкова матриця, пористість, циклічні навантаження, розсіювання енергії , структурна стабільність.

АННОТАЦИЯ

Вишняков Л.Р. Научные основы создания пространственно-армированных металлическими сетками композиционных материалов с повышенным сопротивлением механическим и термическим нагрузкам. - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.02.01 - Материаловедение. Институт проблем материаловедения им. И.Н.Францевича НАН Украины, г. Киев, 2005 г.

Диссертация посвящена созданию научных основ и разработке важной научно-прикладной проблемы создания пространственно-армированных металлическими сетками композиционных материалов с повышенным сопротивлением механическим и термическим нагрузкам. Теоретически обоснована и решена задача установления взаимосвязи между деформационными свойствами и эффективными упругими характеристиками металлических вязаных сеток со структурой кулирного трикотажа. С использованием метода макроскопической механики пористых сред разработана модель процесса деформационной консолидации методами прессования и прокатки объемно-армированных металлическими сетками порошковых матриц. Модель основана на использовании известных методов теории пластичности пористых тел, однако учитывает способность эластичной сетки вносить вязкий элемент в процесс уплотнения. Для определения механизмов диссипации энергии при циклических нагрузках композитов предложена расчетно-экспериментальная методика оценки демпфирующей способности и коэффициента внутреннего трения. Изучена стабильность структуры композитов с металлической матрицей, подвергающихся термическому воздействию как при получении, так и при эксплуатации материалов, оптимизированы режимы формования композитов методом горячего прессования (диффузионной сварки). Исследованы несколько групп важных в практическом отношении композиционных материалов - конструкционных, электродных, уплотнительных, молниезащитных, в которых использование армирующих металлических сеток позволяет осуществить функциональное назначение композитов при условии достижения в них пространственно-армированной структуры. Результаты исследований были внедрены при создании производства металлических сетчатых армирующих элементов и композиционных материалов с матрицами на основе алюминиевых сплавов, хлорида меди, циркония, термически расширенного графита и полимерных связующих в элементах конструкций авиационной техники, водоактивируемых источниках тока, термохимических катодах и уплотнениях тепловых сетей и двигателей внутреннего сгорания.

Ключевые слова: композит, металлическая сетка, объемное армирование, порошковая матрица, пористость, циклические нагрузки, рассеивание энергии, структурная стабильность.

ABSTRACT

Vishnyakov L.R. Fundamentals of creation metallic net 3-dimensionally reinforced composite materials with increased mechanical and thermal loading resistance. Manuscript. Doctorate to obtain Doctor's degree in technical sciences, specialty 05.02.01 Materials Science. Frantsevich Institute for Problems of Materials Science, National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2005.

The doctorate relates to the creation of fundamentals and solution of an urgent science and applied problem, i.e. development of composite materials with metallic and non-metallic matrices that are 3-dimensionally reinforced with metallic nets to enhance the mechanical and thermal loading resistance. The problem of relationship between strain properties and effective elastic characteristics of metallic nets having a structure similar to that of slur knitted fabric has been theoretically substantiated and solved. Methods of macroscopic mechanics of porous media were used to develop a model of the process of deformation consolidation by methods of pressing and rolling of metal net 3-D reinforced composites having powder matrix. The model is based on the well-known theory of porous body plasticity but which comprises the ability of a compliant net to introduce a tough component into the composite to be densified. A computation/experimental methodology was suggested useful for evaluation of the energy dissipated into composites at cyclic loadings through determination of the damping capability and coefficient of internal friction. The structural stability of metal matrix composites undergone to thermal effect both during the production and use of materials has been considered and conditions of composite formation by hot pressing (diffusion welding) have been optimized. Separate valuable composite materials were examined in terms of their practical applications, such as for construction, electrode, sealing, lightning protection use, reinforcing metallic nets in which allowed their functional destination providing the 3-D internal structure in resultant materials is retained. The results of researches were used to organize the production of metallic net reinforcing elements and composite materials with matrices based on aluminum alloys, copper chloride, zirconium, expanded graphite and polymer binders in constructional bodies for aircrafts, water activated power sources, thermal/chemical cathodes and sealings for heat manifolds and internal combustion engines

Key words: Composites, Metallic nets, 3-dimensional reinforcement, Powder matrix, Porosity, Cyclic loadings, Energy dissipation, Structural stability

Размещено на Allbest.ru