Введение к работе
Актуальность темы. Создание новых материалов, отвечающих самым разнообразным требованиям, в значительной степени определяет достижения многих отраслей современной техники.
Этим объясняется повышенный интерес к производству и применению различных композиционных материалов с улучшенными физико-химическими и теплофизическими свойствами.
В порошковой металлургии особое место занимают композиционные порошки',которые получают путем нанесения тем или иным способом на порошок - основу плакирующего слоя металла. Данные материалы на только сочетают в себе свойства материала основы и материала покрытия, но и обладают новыми специфический свойствами.
Композиционные порошки системы /fji /f*)l, /д/і. предназначены для плазменного и газометрического напыления срабатываемых уплотнительных покрытий на узлы турбинных двигателей, промежуточные слои, детали изготовленные из сталей, чугунов, алюминиевых и других сплавов, для нанесения антифрикционных гаро-прочных и теплозащитных покрытий на узлы механизмов. Равномерная сплошная никелевая оболочка вокруг частиц порошков при плазменном напылении не только защищает порошок от термического и химического воздействия плазмы и окружающей среды, но при ударе предотвращает упругие отражения частиц от подложки, тем самым увеличивая коэффициент использования порошка до 80.
Расширение области применения данных порошков требует проведения исследований физических, тепловых, электрических и других свойств материалов, знание которых необходимо для решения задач о тепловой изоляции, термической прочности изделий, работоспособности различных конструкций и многих других. К числу таких свойств относятся удельная теплоемкость, температуропроводность, теплопроводность и др.
Всё более широкое применение в различных областях техники находят полимерные композиционные материалы на основе полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) и полиуретана. Различные неорганические и металлические наполнители придаст новым материалам нужные улучшенные физико-химические и теплофизические свойства. Создание многокомпонентных наполненных полимерных систем представляет сложную научную проблему. Эта сложность является следствием слияния химического состава полимеров, их -физической структуры, а также химической природы наполнителей, прочности связи полимер-наполнитель на свойства композиционных материалов.
Установление значения теплофиаических свойств полимерных ком позиционных материалов необходимо для разработки рациональной технологии производства изделий из полимеров, а также для понятия их структуры.
Таким образом, исследование теплофизических свойств (теплопроводности, температуропроводности и теплоемкости) металлических и полимерных композиционных материалов с различными наполнителями представляет интерес как с научной, так и с практической точек зрения.
Цель работы. Целью данной работы является исследование тепл физических свойств (коэффициентов теплопроводности, температуро провоцности и теплоёмкости) новых полимерных композиционных мат риалов о различными наполнителями в широком диапазоне температу
Установление влияния содержания наполнителей и других факте ров на теплофизические свойства полимерных композиций.
Обобщение полученных результатов по теплофиэическим свойствам и вывод формулы для расчёта эффективных коэффициентов теплі провоцности трехкомпонентных систем по содержанию составных КО( понентов о целью предсказания теплофизических свойств новых материалов .
Предмет исследования. В настоящей работе исследуемыми предметами являлись композиционные полимерные материалы. В.качестве связующего материала были использованы полимеры с различной химической структурой: полиэтилен высокой плотности и полиуретаны. В качестве наполнителей были применены СаСО_, каолин, армянский туф, тальк, эпоксидная смола ЭД-22 и высокодисперсные металлические порошки (-n^Z/Ji, , /^[ , ^*/дЛ ).
Научная новизна.
-
Впервые получены экспериментальные данные по комплексу теплофизических свойств (теплопроводность, температуропроводность, теплоемкость) явухкомпонентних и трехкомпонентннх полимерных композиций на основе полиэтилена высокой плотности и полиуретанов, с различными паполиитоляма СаСО_, каолин, армянский туф, тальк, эпоксидная смола ЭД-22 и високодисперсними металлическими порошками M'/ffi, ^/fJi , ^/а/с,
-
Доказана возможность расчёта коэффициента теплопроводности исследованных полимерных композиций по формуле, соответствующей структуре с вкраплениями.
-
Предложена аналитическая зависимость' для расчёта эффективных коэффициентов теплопроводности трехкомпонентннх систем в широком диапазоне температур п варьировании составных компонентов.
Практическая ценность работы. Полученные экспериментальные дапнне по теплофизическим свойствем (теплопроводность,температуропроводность и теплоемкость) полимерных композиционных и металлических композиционных материалов могут быть использованы для эазработки рациональной технологии производства изделий из полимеров и необходимы как справочные данные при теплофизических рас-[ётах для решения задач о тепловой изоляции, термической проч-іостп изцелпй,работоспособности различных конструкций, защитных
антикоррозионных покрытий и многих других. Автор защищает:
- результаты исследования теплофизических свойств в широком
температурном интерЕзле двухкомпонентных композиций: мелкодиспер
сных металлических порошков
полненных полимеров на основе ПЭВП с неорганическими компонентами СаСО„, каолина и армянского туфа; наполненных полимеров на ос-
ново полиуретана ВИЛАД-ІЗ и ВИЯАД-І4;
результаты исследования теплоёмкости и теплопроводности трехпомпонентных систем на основе ПЭВП с композиционными металлическими включениями при комнатной температуре;
установленную закономерность теплопроводности трехкомпонен-тных веществ от объемной концентрации компонентов;
методику расчёта температурного поля сухого трансформатора с влагозащитными покрытиями И8 композиционного материала на осио-ло полимера с вкраплениями кз материала высокой теплопроводности.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуадались:
-
Ка ХХШ республиканской нсучно-техничоскоВ конфоронщш ПІН, Тбилиси, 1981.
-
Ыа порвой научно-технической конференции молодых ученых и аспирантов ПШ, Тбилиси, IS83.
-
Hs республиканской научно-практической конферанции молодых ученых, специалистов п работников производства, Тбилиси,1984.
-
На всесоюзной конференции "Метрологическое обеспечение теплофнзических измерений при низких температурах",Хабаровск, 1985.
-
На республиканской научно-технической конференции,Батуми, 1985.
Я. Ка пятой международной конференции по термограмметрии и
теплотехгакн, Будапешт, 1987.
Публикации. Основные аолоаения циссертоцзогшоц работы опубликованы в 7 статьях.
Личный вклад автора. ПроцстпвлзиниЯ в пяссортацял скопортзлвя-тзльныЯ (материал, анализ, обработка результатов а ко они лппяэт-сл личным вкладом автора.
Структура и объем работы. Диссертационная работа ооотолт аз введения, четырех глэб, заключения, списка литературы пз 79 саа-иэнований и приложения.