Методы получения и области применения ККМ

• Теплостойкость ККМ усложняет их производство. Керамические матрицы имеют широкое применение, но не все они могут быть расплавлены в процессе изготовления, поэтому неармирован-ную керамику обычно производят, спрессовывая частицы керамического порошка при высоких температуре и давлении. Этот процесс называют спеканием. Один из способов производства композита с керамической матрицей является простым видоизменением этого метода, короткие волокна или нитевидные кристаллы («усы») перед спеканием смешивают с керамическим порошком. Если армирование производят длинными волокнами или нитями, то их пропитывают взвесью керамического порошка в жидкости, а затем проводят спекание этих нитей. Матрицы из стекла допускают применение более традиционного способа изготовления композита, поскольку их можно размягчить, Композиты можно сформировать, спрессовав армирующие нити, пропитанные горячим вязким стеклом.

• Керамика характеризуется низкой прочностью при растяжении в сочетании с высоким модулем Юнга, низкой ударной вязкостью. При высоких температурах одной из причин выхода из строя изделий из керамики является растрескивание. Это создает большие трудности при армировании ее волокнами, поскольку недостаточное удлинение матрицы препятствует передаче нагрузки на волокно. Поэтому волокна должны иметь более высокий модуль упругости, чем матрица. Ассортимент таких волокон ограничен. Обычно используют металлические волокна. При этом сопротивление растяжению растет незначительно, но существенно повышается сопротивление тепловым ударам. В зависимости от соотношения коэффициента термического растяжения матрицы и волокна возможны случаи, когда прочность падает.

• Матрицы такого рода готовят горячим прессованием (таблетирование с последующим спеканием под давлением) или методом шликерного литья, когда волокна заливаются суспензией матричного материала, которая после сушки также подвергается спеканию.

• Композиты на основе керамической матрицы получают преимущественно методами порошковой металлургии.

• В настоящее время в материаловедении широко используют препаративный синтез. Синтез неорганических материалов осуществляется либо эмпирически, либо теоретически с использованием довольно сложных математических расчетов. Однако в этом случае необходимо учитывать многие термодинамические характеристики и другие константы, сведения о которых для материаловедения пока недостаточны, более того, знания многих констант должны время от времени пересматриваться. В основ-ном это объясняется повышением чистоты исходных веществ, необходимых для получения материалов надлежащего качества.

• Методологическая основа получения материалов с заданными свойствами – принципы синергетики, в соответствии с которыми эффективное управление свойствами материалов и их оптимизация возможны только в условиях самоорганизации структур. Синергетика занимается изучением процессов самоорганизации, устойчивости и распада структур различной природы, формирующихся в системах, далеких от равновесия.

• Процесс спонтанного образования и развития сложных упорядоченных (диссипативных) структур в открытых системах получил название самоорганизации. Самоорганизация является общим свойством открытых систем.

• Возникновение диссипатавных структур носит пороговый характер. Неравновесная термодинамика связала пороговый характер с неустойчивостью. При этом структура всегда является результатом неустойчивости и возникает из флуктуаций (порядок через флуктуации). В докритическом режиме флуктуации будут затухать. В сверхкритическом режиме, т.е. выше порога, флуктуации уже не рассасываются. Они усиливаются, достигают макроскопического уровня и делают устойчивым новый режим, новую структуру, которая возникает вслед за неустойчивостью.

• Таким образом, пороговый характер самоорганизации связан с переходом одного устойчивого стационарного состояния в другое. Условия, вызывающие появление новой структуры, способ-ствуют кооперативному поведению микропроцессов системы (в противовес обычной тенденции к хаотическому поведению). Самоорганизация в системе связана с формированием структуры более сложной, чем первоначальная.

• Движущей силой в образовании диссипативных систем в физико-химических системах могут быть градиенты температур, давлений, химических или электрохимических потенциалов, внешних электрических и магнитных полей.