Введение
Глава 1 Аналитический обзор литературы 11
1.1 Методы создания дисперсноупрочнённых материалов 11
1.2 Теоретические основы упрочнения материалов наночастицами в малых концентрациях 13
1.2.1 Градиентная модель межфазного слоя 21
1.2.2 Классическая модель с учётом межфазного слоя в области включений 23
1.2.3 Конечно-элементное моделирование 26
1.3 Методы получения наночастиц 26
1.4 Современные тенденции создания композитов на основе алюминия, упрочнённого наночастицами в малых концентрациях 31
1.5 Выводы 41
Глава 2 Материалы и методы исследования 42
2.1 Характеристики применяемых материалов 42
2.1.1 Характеристика порошка алюминия 42
2.1.2 Характеристики и состав упрочняющих дисперсных частиц... 42
2.2 Технология получения образцов композитов 48
2.3 Оборудование и методики изучения структуры и свойств композитов 57
2.3.1 Микроструктурный анализ 57
2.3.2 Методика определения плотности образцов 59
2.3.3 Оборудование для изучения твёрдости композиционных материалов удельной поверхности нанопорошков 60
2.3.4 Оценка среднего размера зерна 61
2.4 Определение физико-механических и эксплуатационных свойств полученных композиционных материалов
2.4.1 Определение твёрдости 61
2.4.2 Определение прочности на сжатие, растяжение и изгиб 63
2.4.3 Испытания на жаростойкость 64
Глава 3 Исследование процессов влияния упрочняющих нанодобавок и технологических режимов на структуру и свойства композиционных материалов на основе алюминия 65
3.1 Исследование процесса плазмохимического синтеза наночастиц оксидов циркония, алюминия и магния 65
3.1.1 Термодинамические расчёты процессов синтеза нанопорошков оксидов циркония, алюминия и магния 65
3.1.2 Условия проведения экспериментов 67
3.1.3 Результаты экспериментов по плазмохимическому синтезу нанопорошка оксида циркония и их обсуждение 69
3.2 Исследование материала, применяемого в качестве матрицы для изготовления алюмокомпозита 70
3.3 Исследование формуемости алюмокомпозитов с наноразмерными частицами 72
3.4 Исследование процесса спекания алюмокомпозитов с наноразмерными частицами 74
3.5 Исследование микроструктуры алюмокомпозитов 83
3.6 Выводы 93
Глава 4 Исследование свойств композиционных материалов на основе алюминия, упрочнённых наночастицами 95
4.1 Определение твёрдости алюмокомпозитов по Бринеллю 95
4.2. Определение твёрдости алюмокомпозитов по Виккерсу 96
4.3 Определение прочностных характеристик алюмокомпозитов 98
4.4 Определение жаростойкости алюмокомпозитов, упрочненных наноразмерными добавками 104
4.5 Моделирование механических свойств алюмокомпозитов, армированных наночастицами с применением методов конечных элементов и градиентной теории упругости 106
4.5.1 Идентификация параметров расчетных моделей 106
4.5.2 Моделирование свойств нанокомпозита Al-Zr02 1
4.5.2.1 Градиентная модель межфазного слоя 115
4.5.2.2 Классическая модель с учетом межфазных зон 118
4.5.3 Моделирование свойств нанокомпозита А1-А1203.
Классическая модель с учетом межфазных зон и конечно-элементное моделирование 120
4.5.4 Моделирование свойств нанокомпозита Al-MgO и Al-Si02 122
4.6 Выводы 124
Глава 5 Промышленная апробация результатов исследований 126
Основные результаты и выводы 132
Список использованных источников 134
