Для пояснення закономірностей адгезії запропонований механізм формування коагулянтів з дрібних фракцій порошку алюмінію на Мікронерівності сталевий поверхні, що забезпечують адгезійну міцність покриття за рахунок сил Ван-дер-ваальсово взаємодії. Встановлено роль пластифікатора як фактора, що підвищує адгезійну міцність покриттів шляхом зниження внутрішніх напружень в композиційному матеріалі і на межі поділу сталевий поверхні і покриття. Іл. 3. Бібліогр. 10 назв.

Анотація наукової статті за технологіями матеріалів, автор наукової роботи - Антонова Н. М.


Область наук:
  • технології матеріалів
  • Рік видавництва: 2007
    Журнал: Известия вищих навчальних закладів. Північно-Кавказький регіон. Технічні науки

    Наукова стаття на тему 'Адгезионная міцність композиційного покриття на основі полімерної матриці натрій-карбоксиметилцелюлози з металевим дисперсним наповнювачем'

    Текст наукової роботи на тему «Адгезионная міцність композиційного покриття на основі полімерної матриці натрій-карбоксиметилцелюлози з металевим дисперсним наповнювачем»

    ?Пластична деформація проводилася в інтервалі температур 800-1110 ° С і діапазоні швидкостей деформації від 2 до 14 мм / хв. З отриманих зразків були виготовлені СЕ і виміряні їх характеристики. Вимірювання спектральної чутливості показали, що відбувається зменшення дифузійної довжини в базі приладу. Це пов'язано зі збільшенням щільності дислокацій і високою початковою швидкістю охолодження зразків (близько 50 град / хв), що приводить до погіршення структури матеріалу [8].

    В результаті проведених досліджень за допомогою зміни складу сировини для вирощування кристалів, спеціальних прийомів технології вирощування та послеростових обробок отримано профільований кремній з різною дефектностью.

    література

    1. Онищук С.А. Використання профільованого кремнію в сонячних батареях // Тр. Всесоюз. наук.-техн. суспільства енергетиків і електротехніків. Краснодар, 1990. С. 98-105.

    2. Онищук С.А. Неоднорідність властивостей кристалів профільованого кремнію // Тез. доп. 8 Всесоюз. конф. по росту кристалів. Харків, 1992. С. 463-464.

    Адгезійна міцність корозійно-стійкого покриття є однією з її найважливіших механічних характеристик. Основними факторами, під дією яких може відбутися руйнування адгезійних з'єднань, є температура, механічне навантаження і вплив рідких агресивних середовищ. Термічне руйнування адгезійних з'єднань, наступаюче внаслідок фізичних перетворень, потрапило до рідкісних явищ [1]. Найчастіше має місце руйнування адгезійних з'єднань як наслідок механічних впливів. Слабким місцем адгезійного з'єднання служить зона контакту покриття з металом, на який воно наноситься. Розроблено різні методи вимірювання адгезійної міцності. Крім проблем, пов'язаних з множинністю методів випробування, труднощі виникають при інтерпретації результатів, оскільки разруше-

    3. Малишева С.В., Онищук С.А. Механічні властивості кристалів профільованого кремнію // Кристалізація і властивості кристалів: Межвуз. зб. Новочеркаськ, 1993. С. 114-117.

    4. Кондратьєва Л.А., Лозовський В.Н., Ластушкіна О.В., Масенко Б.П., Политова Н.Ф., Онищук С.А., Шебзухов ТАК. Використання відходів напівпровідникового кремнію у виробництві наземних ФЕП // геліотехніці. 1990. № 2. С. 40-43.

    5. Василенко Н.Д., Городниченко О.К., Грек І.О., Онищук С.А., Спектор К.М. Дослідження профільованого кремнію, легованого РЗЕ, як матеріал для СЕ // Фотоелектричні явища в напівпровідниках: Тез. доп. Всесоюз. науч. конф .: Ташкент, 1989. С. 438-439.

    6. Богатов Н.М., Масенко Б.П., Онищук С.А. Двійникові структури в профільованого кремнії // Матеріали Всесоюз. наради з отримання профільованих кристалів і виробів способом Степанова і їх застосування в народному господарстві. Л., 1989. С. 199-201.

    7. Богатов Н.М., Малишева С.В., Онищук С.А. Використання високотемпературного відпалу профільованого кремнію для підвищення ефективності сонячних елементів // Изв. АН СРСР. Сер. фізична 1994. Т. 58. № 9. С. 138-143.

    8. Масенко Б.П., Онищук С.А. Застосування перепрофілюють-ваного кремнію у виробництві сонячних елементів // Перспективи науково-технічного та економічного розвитку МГО КВАНТЕМП: Тез. доп. наук.-техн. конф. М., 1990. С. 176-177.

    2007 р.

    ня може мати трохи адгезійний, а когезійний характер. Можна сказати, що з практичної точки зору не має значення, чи є руйнування адгезійним або когезійним, так як при випробуваннях визначається міцність найслабшої ланки [2].

    Мета роботи - вивчити вплив вихідних компонентів композиційного покриття з полімерної матрицею натрій-карбоксиметилцелюлозою (№-КМЦ, ТУ 6-55-40-96), пластифікованої гліцерином, наповненою дисперсним порошком алюмінію (АСД-1, ТУ 48-5-226-87 ) на величину адгезійної міцності складу до сталевої поверхні (марка 08КП) і виявити основні закономірності механізму адгезії. Поставлена ​​задача вирішувалася із застосуванням методів математичного планування експерименту, отримані дані оброблялися в системі

    Кубанський державний університет, м Краснодар 10 травня

    УДК 678

    Адгезійної міцності КОМПОЗИЦІЙНОГО ПОКРИТТЯ НА ОСНОВІ ПОЛІМЕРНОЇ МАТРИЦІ НАТРИЙ-КАРБОКСИМЕТИЛЦЕЛЮЛОЗИ З МЕТАЛЕВИМ дисперсних наповнювачами

    © 2007 г. Н.М. Антонова

    Mathcad 8 PRO. Мікроструктура поверхні покриття, сформованого на сталевий підкладці, вивчалася за допомогою неруйнівних методів сучасної растрової електронної мікроскопії (РЕМ).

    Дослідження проводили, використовуючи ортогональний план другого порядку [3]. Кількість досліджуваних факторів к = 3, в якості факторів варіювання були обрані: концентрація водного розчину Na-КМЦ (межі варіювання 1,5-3,0%); зміст порошку Al (від 0 до 5 г), зміст пластифікатора - гліцерину (від 0 до 5 г). Металевий порошок і пластифікатор додавалися понад 100 г водного розчину Na-КМЦ, хь Х2, Х3 - значення змінних факторів - в безрозмірному масштабі [4]. Число точок плану N = 18. Відгуком в експерименті була адгезійна міцність складу до сталевої поверхні, підготовка зразків на адгезію здійснювалася по ГОСТ 8832-76, величина адгезійної міцності визначалася методом ґратчастих надрізів за ГОСТ 15140-78 і оцінювалася за п'ятибальною шкалою, де 1 бал - найкраща, 5 балів - незадовільна адгезійна міцність.

    В результаті статистичної обробки експериментальних даних отримано рівняння регресії (1), адекватно описує вплив досліджуваних факторів в безрозмірному масштабі на величину адгезійної міцності (Гадгезіі) композиційного покриття

    Yадгезіі = 2,83 - 1,13X 2X 3 (1)

    (Дисперсія відтворюваності Sy2 = 0,33; критерій Фішера ^ розр. = 6,42).

    На рис. 1 представлено вплив факторів варіювання на величину адгезійної міцності покриття.

    Мал. 1. Вплив змісту А1 і гліцерину на показник адгезійної міцності покриття

    Зіставлення експериментальних даних і рівняння регресії показує, що максимальний показник адгезійної міцності в 1 бал досягається у покриття, які мають порошку алюмінію і гліцерину, відповідно, по 4,26 г і 0,74 м Полімерний компонент Ма-КМЦ на адгезійну міцність практично не впливає . Зі збільшенням кількості алюмінію від 2,5 до 5,0 г при високому вмісті пластифікатора (5 г) і зі збільшенням вмісту

    пластифікатора від 2,5 до 5,0 г (при вмісті А1 = 5 г) показник адгезійної міцності поліпшується від 2,83 до 1 бала.

    На величину адгезійної міцності можуть впливати наступні фактори:

    1. Дифузія на кордоні контакту сталева поверхня (субстрат) - досліджуваний композит (адге-зів). Незалежно від її роду - дифузії або самодифузії - в досліджуваній системі з порошком алюмінію окісна плівка на кордонах частинок є ефективним бар'єром для дифузії [5, 6].

    2. Донорно-акцепторная зв'язок, як різновид хімічного зв'язку, і виникає завдяки їй подвійний електричний шар перешкоджають відриву [6]. Однак в умовах формування дослідних зразків покриття (20 ° С), такий зв'язок відсутній, так як компоненти покриття та поверхні хімічно інертні один до одного в цих умовах.

    3. Міжмолекулярні, або Ван-дер-ваальсово зв'язку. З урахуванням перших двох міркувань їх слід вважати переважаючими.

    На формування покриття та його механічні характеристики великий вплив мають форма і розміри частинок. Гранулометричний склад порошку алюмінію визначали на електростатичному аналізаторі Елса-2 шляхом поділу порошку на ряд фракцій відповідно до методики М-252-73 з точністю визначення змісту фракцій 3% при рівні значущості р = 0,05 [7]. Дослідження показали, що вміст часток А1 розміром менше 40 мкм досягає 94%, середні розміри частинок рівні 26 мкм. У процесі формування покриття з рідкої середовища відбувається заповнення шорсткою поверхні субстрату - сталевий поверхні, площа фактичного контакту збільшується. Топологія захищається металевої поверхні має складний мікрорельєф (западини, виступи). Для досліджуваної поверхні - стали 08 КП величина Ra - середнє арифметичне відхилення від еталонної лінії знаходиться в межах від 0,8 до 3,2 мкм, а Rz - відстань між западиною і виступом досягає 10 мкм, має місце макрошероховатость. Величина виступів стає сумірною з розмірами дрібної фракції алюмінієвого порошку АСД-1, площа контакту зростає і призводить до збільшення адгезійної міцності. Адгезія залежить від розмірів частинок і шорсткості поверхні лише в разі переважання молекулярних сил. Дослідити методами електронної мікроскопії мікрошар контакту «сталь - покриття" не представлялося технічно можливим, так як через малі, в порівнянні зі сталлю, міцності композиту, при виготовленні поперечного зрізу сталь - покриття необоротно руйнується структура композиційного покриття. Згідно з літературними джерелами, в'язкі розчини №-КМЦ є гель-зольні системи, в яких переважає явище коагуляції частинок [8, 9]. Тому з метою з'ясування, який характер взаємодії частинок алюмінію переважає - коагуляції або дисипації - використовувалися непрямі методи.

    Для цього було вироблено електронно-мікроскопічне дослідження поверхні покриття з алюмінієм, сформованого на фторопластовой і сталевий підкладках. Результати аналізу (рис. 2, 3), показали, що частинки дрібної фракції утворюють коагулянти на поверхні як фторопласта, так і стали. На поверхні покриття, знятого з стали, видно виїмки, що залишилися від відірваних пов'язаних частинок, розміри яких знаходяться в межах від 0,5 до 16 мкм. Виїмки розташовані в зонах коагуляції частинок. На поверхні, сформованої на фторопласті, такі виїмки відсутні.

    Порошок АСД-1, який використовується при виготовленні покриття, має форму, близьку до сферичної, і розкид за розмірами від 0 до 40 мкм. Однорідність розподілу часток по поверхні оцінювалася кількісно побудовою гістограми, на якій кожна фракція представлялася у вигляді прямокутника з основою, відповідним вибраному інтервалу розмірів частинок, і висотою, що вказує відносний вміст їх в порошку (рис. 2, 3). Тут N - загальне число прорахованих частинок,

    АМ - число часток, що потрапило в інтервал діаметрів. З гістограм видно, що процес коагуляції частинок алюмінієвого порошку на сталевий поверхні йде активніше. Якщо на поверхні, сформованої на фторопласті, кількість частинок розміром від 0 до 2 мкм досягає 57,88%, то на стали їх 32,6%. Інші частки утворюють спільно більші коагулянти, тому відносна кількість таких частинок на поверхні, що межує зі сталлю, зростає в порівнянні з поверхнею, сформованої на фторопласті. Найбільше відносне кількість частинок - до 89,88 і 78,9% (покриття сформоване на фторопласті і стали відповідно) припадає на інтервал від 0 до 8 мкм. Тому ймовірність заповнення нерівностей сталевий поверхні такими частинками досить велика, причому адгезія частинок розміром менше 10 мкм значно перевищує адгезію більших частинок [10].

    В процесі седиментації і заповнення западин дрібні частинки утворюють коагулянти, площа контакту яких з поверхнею перевищує площу контакту початкових частинок.

    АМ N 100 -

    80 -

    60 -

    40 -

    20 -

    0 -

    0 2 8 16 24 32 40 й, мкм

    Мал. 2. Поверхня покриття, сформованого на фторопластовой підкладці (х250), і гістограма розподілу за розмірами частинок порошку АСД-1

    57,88

    32

    8 1,28 0,64 0,2

    Мал. 3. Поверхня покриття, сформованого на сталі (х250), і гістограма розподілу

    за розмірами частинок порошку АСД-1

    Такі коагулянти, що належать одночасно і адгезиву, і субстрату, збільшують адгезію. При відриві покриття від сталевої поверхні ці частинки залишаються на сталевий поверхні (виїмки, видимі на фотографії рис. 3). Таким чином, наявність металевих частинок в складі покриття є основним фактором, який поліпшує адгезію.

    Пластифікатор виконує роль компонента, що знижує внутрішні напруження в композиті і на межі поділу поверхні і покриття. Повідомляючи покриттю еластичність, знижуючи внутрішні напруги, пластифікатори підвищують адгезійну міцність покриттів [6]. Дослідження показало, що найкраща адгезія досягається при близьких кількостях пластифікатора і металевого порошку, т. Е. В межах їх сумісності.

    Згідно емпіричному правилу Дебройна, адгезія за рахунок молекулярних сил максимальна в разі контакту двох поверхонь, молекули яких мають однакову полярність. Водний розчин Ма-КМЦ має нейтральний рН середовища 7-8. Знак заряду поверхні оксидної плівки на частинках А1 визначається областю рН середовища і в нейтральних середовищах відсутня [9]. Оксидна плівка на сталевий поверхні нейтральна. Тому взаємодія реалізується, в основному, за рахунок контакту металевих частинок і металевої поверхні.

    висновки

    На підставі проведеного аналізу можна зробити висновок, що основним фактором, який поліпшує адгезійну міцність, є наявність металевих частинок в складі покриття. Полімер Ма-КМЦ на адгезію практично не впливає. пласті-

    фікатор сприяє підвищенню адгезійної міцності за рахунок зниження внутрішніх напружень в обсязі композиту і на кордоні покриття з підкладкою. Найкраща адгезія досягається при близьких кількостях пластифікатора і порошку алюмінію, тобто в межах їх сумісності.

    література

    1. Білий В.А. Металлополімерниє матеріали та вироби. М., 1979.

    2. Меттьюз Ф., Ролінгс Р. Композитні матеріали: Механіка і технологія. Техносфера. М., 2004.

    3. Ахназарова С.Л., Кафаров В.В. Методи оптимізації експерименту в хімічній технології. М., 1985.

    4. Антонова Н.М., Аксьонова О.В. Використання методу

    математичного планування експерименту при отриманні оптимальних фізико-механічних характеристик полімерних металоорганічних плівкових об'єктів // Изв. вузів Сев.-Кавк. регіон. Техн. науки. 2004. № 1. С. 57-59.

    5. Хасс Дж., Франкомб М.Х., Гофман Р. У. Фізика тонких

    плівок. Сучасний стан досліджень і технічні застосування. М., 1977.

    6. Зимон А.Д. Адгезія плівок і покриттів. М., 1977.

    7. М-252-73. Визначення гранулометричного складу продуктів на установці Елса-2. ніхт.

    8. Петропавлівський Г.А. Гідрофільні частково заміщені ефіри целюлози і їх модифікація шляхом хімічного зшивання. Л., 1988.

    9. Фролов Ю.Г. Курс колоїдної хімії. Поверхневі явища та дисперсні системи. М., 1982.

    10. Зимон А.Д. Що таке адгезія. М., 1983.

    Каменський інститут (філія) Південно-Російського державного

    технічного університету (Новочеркаського політехнічного інституту) 24 травня 2007 р.

    УДК 539.1

    ДОСЛІДЖЕННЯ країв ТЕМПЕРАТУРНОГО ЕФЕКТУ ПРИ зонного сублімаційними Перекристалізація

    © 2007 г. В.М. Лозовський, С.В. Лозовський, С.Н. Чеботарьов

    Процес зонної сублімації перекристалізації (ЗСП) може служити основою для методів отримання епітаксійних і полікристалічних шарів, а також методу керованого термотравленія. На цій посаді ЗСП має ряд переваг [1]. Поряд з ними методиками ЗСП притаманні і обмеження, пов'язані, зокрема, з наявністю крайових ефектів. У даній роботі аналізується вплив температурного крайового ефекту, який проявляється в

    діапазоні варіювання реальних геометричних параметрів плоскопараллельной композиції «сублімується джерело парів - підкладка»

    Розглянемо плоскопараллельную ростовую зону, що задовольняє стандартних умов ЗСП:

    1) ^ << 1; 2) ^>> 1 (рис. 1), де l - товщина

    ростовой зони, Я - радіус джерела (підкладки), X 0 - довжина вільного пробігу випаровування атомів


    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити