Материалов возрастает

КОНТАКТ МЕТАЛЛ - ПОЛУПРОВОДНИК - переходная область между соприкасающимися металлом и ПП, обеспечивающая прохождение электрич. тока между ними. В К.м.-п. вследствие различия в работе выхода электронов контактирующих материалов возникают встречные электронные потоки, выравнивающие Ферми-уровни металла и ПП. В результате вблизи границы металл - ПП (в осн. в приконтактной области ПП) образуется двойной электрич. слой пространств, заряда, наз. переходным барьерным слоем, и возникает связанная с ним контактная разность потенциалов. Если в переходном слое К.м. - п. концентрация осн. носителей заряда повышена по сравнению с концентрацией в ост. объёме ПП (т.н. обогащённый слой), то такие К.м.- п. обеспечивают двустороннюю электрич. проводимость и используются в качестве омических (невыпрямляющих) контактов. Если переходный слой К.м.- п. обеднён осн. носителями заряда, то такой контакт, наз. Шоттки-контак-том, обладает выпрямляющим действием. Шоттки-контакты используют для создания ПП диодов, биполярных и полевых транзисторов, детекторов ядерного излучения и др. КОНТАКТ ПОЛУПРОВОДНИК - ПОЛУПРОВОДНИК - переходная область между двумя приведёнными в соприкосновение ПП образцами (одинаковыми или разными по хим. составу либо по типу проводимости), обеспечивающая прохождение электрич. тока между ними. К.п.- п. характеризуется установлением одинакового Ферми-уровня для обоих ПП и образованием вблизи границы области пространств, заряда с примыкающими к ней нейтральными областями. К.п.- п. делятся на гетеропереходы и гомопереходы. По виду вольт-амперной характеристики (ВАХ) различают выпрямляющие (с нелинейной ВАХ) и невыпрямляющие (с линейной ВАХ) К.п.- п. На основе выпрямляющих К.п.-п. создаются ПП диоды, фотоэлементы, биполярные транзисторы,

; Хотя это определение может создать представление о сходных чертах систем с металлической и полимерной матрицами, между ними имеется Одно существенное различие, касающееся их рабочей температуры. Поскольку композиты с металлической матрицей предназначаются для работы в условиях высоких температур, при применении этих Материалов возникают проблемы диффузионной стабильности, в основном отсутствующие для композитов с полимерной матрицей. ; ;,,.:• •

Одна из основных проблем заключается в соединении однонаправленного боропластика с металлом. Вследствие значительного различия температурных коэффициентов линейного расширения композиционного материала и металла при изменении температуры до эксплуатационной по линии контакта сочетаемых материалов возникают высокие касательные напряжения, особенно вблизи концов соединения. Для корректировки значений коэффициента Пуассона в трансверсальном направлении и коэффициента линейного расширения были ьведены дополнительно два слоя,

Установлено, что даже при незначительных уровнях внешних нагрузок в изделиях из композиционных материалов возникают микротрещины, которые вместе с различными видами воздействий (влажность, температура) существенно снижают физико-механические свойства композиционных материалов. Трещина является источником концентрации напряжений, это приводит к снижению несущей способности эксплуатируемого изделия, особенно при переменных напряжениях. Вследствие различия показателей деформативности и коэффициентов линейного теплового расши-

где vi — объем i-го вещества, входящего в состав сплава, v — объем тела; у нек-рых материалов а претерпевает ряд аномалий. Так, напр., аморфный кварц при охлаждении от —58° до —250° расширяется, а растянутый каучук под постоянной нагрузкой при нагревании сокращается. Л. т. р. к. пластмасс и резин в несколько раз больше, чем металлов, что необходимо учитывать при проектировании армированных изделий из пластмасс и уплотнителей из резины, ибо тепловая усадка этих материалов приводит либо к растрескиванию, либо к потере герметичности. При неравномерных охлаждениях и нагревах материалов возникают термоупругие напряжения, величина к-рых зависит от Л. т. р. к. Л.т.р.к. технич. пластмасс колеблется в широких пределах от 0,3-10s до 36-Ю5

Применение фторопластов для защиты металлов представляет большой практический интерес, так как эти материалы отличаются чрезвычайно высокой химической стойкостью к различным реагентам при высоких температурах, антифрикционными и антиадгезионными свойствами. Благодаря антиадгезионным свойствам фторопластовые покрытия могут быть использованы в аппаратах, к которым предъявляются высокие требования в отношении чистоты, неприлипаемости и легкой отмывки продукта с внутренней поверхности аппарата. Однако эти свойства являются отрицательными, если рассматривать их с точки зрения приклейки фторопласта к металлической поверхности клеями. В технологии приклейки пленочных и листовых материалов возникают большие трудности, что является основным препятствием их практического применения.

Металлографическим анализом зон контакта после нагрева было установлено, что в зависимости от природы компонентов, температуры и времени опыта на границе контакта тугоплавких материалов возникают промежуточные фазы: химические соединения или твердые растворы, имеющие высокую микротвердость (от 1000 до 4000 /сГ/лш2).

Особо важное значение отводится оценке возможных погрешностей измерения. Это связано с тем, что при исследовании прогрева теплозащитных материалов возникают дополнительные специфические источники погрешностей, обусловленные:

В то время как возрастало использование стеклопластиковых композитов при создании морских судов за последние годы, расширение областей применения СП проходило относительно медленно. Это происходило частично из-за недостатка знаний или недостаточно хорошей осведомленности конструкторов морских судов о свойствах и критериях использования композиционных материалов. Кроме того, существует понятное сопротивление части конструкторов и судостроителей этим новшествам из-за существенных различий переработочных характеристик этих материалов по сравнению с традиционным металлом, а именно: они непластичные (нековкие), не могут быть сварены и конструирование на их основе требует рассмотрения как основного материала, так и процессов его переработки, долговременной эксплуатации в условиях определенной окружающей среды и т. д. Однако приобретенный опыт показал, что при правильном использовании композиционных материалов возникают новые существенные возможности по уменьшению стоимости и массы, улучшению внеш-^ него вида, увеличению долговечности, снижению эксплуатационных затрат и увеличению срока службы судов. Все это сегодня должно стать значительной частью той информации и практического опыта, которую мог бы получить конструктор морских судов. Тем более, что с развитием КМ появляются новые материалы, которые при сопоставлении по прочности и жесткости приближаются к любым металлам, существующим сейчас или могущим появиться в ближайшем будущем. Ближайшие 20— 30 лет могут привести человечество в эру композиционных мате-. риалов.

Проблема износостойкости в использовании ресурсов. Вопросы износа оборудования тесно связаны с сохранением или экономией естественных ресурсов, жизненно важных для поддержания современного и будущего экономического роста [5]. Потери материалов возникают на всех стадиях (например, на стадиях добычи, извлечения и очистки руды, на стадиях изготовления и ремонта изделий, а также когда изделие выбрасывается из-за морального износа или непригодности). При этом теряются затраченные денежные средства, энергия и труд. Избежать этих потерь невозможно, приходится руководствоваться их минимизацией. Значительная экономия может быть достигнута сокращением потерь на тех стадиях, где они особенно велики.

Примером второго процесса может служить высыхание льняного масла. Льняное масло, нанесенное на поверхность в виде тонкой пленки, поглощает из воздуха кислород и в результате этого превращается в твердую пленку линоксина. Этот процесс протекает в высыхающих маслах, масляно-смоляных лаках, окисляемых алкидных смолах и во многих других пленкообразовате-лях. В процессе окисления этих материалов возникают поперечные связи между двумя или более молекулами с образованием полимерной структуры. Общий процесс, включающий данный случай, называется самоокислительной полимеризацией. Механизм этого процесса будет описан ниже.

Исследования [25] показывают, что замена однофазного искривления волокон противофазным при углах наклона 9 > 10° приводит к значительному росту модуля сдвига G13 в плоскости искривления волокон и модуля упругости ?j. Для рассмотренного диапазона изменения угла 8 расхождение в значениях 013 сопоставляемых материалов возрастает с увеличением угла искривления волокон. Максимальное-рас-хождение в значениях ?t наблюдается при углах 0=22-=-230. Коэффициент

Применение вискеризованной арматуры для улучшения сдвиговых характеристик и прочности на отрыв в трансверсальном направлении композиционных материалов весьма эффективно не только при использовании этих материалов в нормальных температурных условиях, но и при повышенных температурах. Изучение влияния повышенных температур (до 300 °С) на сдвиговые свойства однонаправленных угле- и стеклопластиков на основе волокон, вискеризованных нитевидными кристаллами из аэрозоля, показало, что применение вискеризованных волокон в композиционных материалах способствует значительному увеличению их сдвиговых характеристик (рис. 7.12). Максимальное повышение этих характеристик наблюдается в интервале температур 150—250 °С. Межслойная жесткость изученных материалов возрастает в 2 раза, а межслойная прочность в 2,8 раза по сравнению с указанными характеристиками материалов, армированных невискеризованными волокнами. Свойства композиционных ма-

струкции. По мере увеличения числа слоев с различной ориентацией волокон свойства материала становятся более изотропными, т. е. ближе к свойствам металлов. При необходимости обеспечения прочности или жесткости только в одном направлении эффективность композиционных материалов возрастает. Такой выбор не доступен для металлов. Необходимые методики расчета рассмотрены далее, в разделе V.

Роль лакокрасочной защиты возрастает в связи с тем, что постоянно повышается качество лакокрасочных материалов, возрастает долговечность защитных покрытий, снижается благодаря новым технологическим приемам нанесения стоимость окрасочных работ.

Вследствие увлажнения кромок свариваемого материала и сварочных материалов возрастает вероятность образования пор. Технология сварки в условиях низких температур должна включать меры борьбы с увлажнением: соответствующее хранение-сварочных материалов, их просушку, систему подготовки свариваемых элементов (разделку кромок, зачистку кромок от ржавчины и т. п.).

2. При понижении температуры механические свойства (0в, 0о,2 и Е) этих материалов возрастает. Относительное

Исследования [25] показывают, что замена однофазного искривления волокон противофазным при углах наклона 9 > 10° приводит к значительному росту модуля сдвига G13 в плоскости искривления волокон и модуля упругости ?j. Для рассмотренного диапазона изменения угла 8 расхождение в значениях 013 сопоставляемых материалов возрастает с увеличением угла искривления волокон. Максимальное-рас-хождение в значениях ?t наблюдается при углах 0=22-=-230. Коэффициент

Применение вискеризованной арматуры для улучшения сдвиговых характеристик и прочности на отрыв в трансверсальном направлении композиционных материалов весьма эффективно не только при использовании этих материалов в нормальных температурных условиях, но и при повышенных температурах. Изучение влияния повышенных температур (до 300 °С) на сдвиговые свойства однонаправленных угле- и стеклопластиков на основе волокон, вискеризованных нитевидными кристаллами из аэрозоля, показало, что применение вискеризованных волокон в композиционных материалах способствует значительному увеличению их сдвиговых характеристик (рис. 7.12). Максимальное повышение этих характеристик наблюдается в интервале температур 150—250 °С. Межслойная жесткость изученных материалов возрастает в 2 раза, а межслойная прочность в 2,8 раза по сравнению с указанными характеристиками материалов, армированных невискеризованными волокнами. Свойства композиционных ма-

По мере появления прогрессивных способов и совершенствования химической технологии начинают создаваться некоторые искусственные материалы, не уступающие, а в ряде случаев и превосходящие по качеству природные материалы. Искусственные материалы постепенно теряют значение только заменителей. Их удельный вес в структуре химических материалов возрастает.

На рис. 6-11 приведены результаты расчета и экспериментального исследования разрушения ПТФЭ и ПММ в инертной среде (AQroP = 0), воздухе и кислороде. Расчетные кривые по формуле (6-24): 1 — инертная среда; 2 — воздух; 3 — кислород; /?е=0,1 МПа. Экспериментальные данные: 4— аргон; 5 — азот; 6 — воздух; 7 —кислород, ре&0,1 МПа. Из рисунка следует, что унос массы термопластичных материалов возрастает с увеличением энтальпии набегающего потока и зависит от содержания окислителя в потоке.

Скорость коррозии конструкционных материалов возрастает с увеличением концентрации кислорода в натрии. Для аустенитной нержавеющей стали типа 18-8, легированной молибденом при температуре 540° С, имеется следующая зависимость: