Индекс Пресса Ðîññèè: 83836
Композиты и наноструктуры
ISSN 1999-7590
(Composites and Nanostructures)
Научно-технический журнал
http://www.issp.ac.ru/journal/composites/
Учредители:
ИФТТ РАН
ООО «Научно-техническое предприятие
«Вираж-Центр»
Редакция: ИФТТ РАН
Ðîññèÿ, 142432, ã. Черноголовка Московской îáë.
Òåë./Ôàêñ: +7(49652)22493
http://www.issp.ac.ru
Ведущий редактор: Нелли Анатольевна Прокопенко
Издательство:
ООО НТП «Вираж-Центр»
Ðîññèÿ, 105264, Ìîñêâà, óë. Верхняя Первомайская,
ä. 49, êîðï. 1 офис 401.
Почтовый àäðåññ: Ðîññèÿ, 105043, Ìîñêâà, à/ÿ 29
Òåë.: 7 495 780-94-73
http://www.machizdat.ru
e-mail: virste@dol.ru
Директор журнала
М.А.Мензуллов
В¸рстка
А.А.Мензуллов
Отпечатано: ООО «РПЦ ОФОРТ» г. Москва, пр-кт
Áóä¸ííîãî, 21
Заказ ¹
Тираж 100
Цена договорная
Журнал зарегистрирован Федеральной службой по
надзору в сфере связи и массовых коммуникаций.
Свидетельсво о регистрации средства массовой информации
¹ ÔÑ77-33449 от 08.10.2008.
Авторы опубликованных материалов несут полную ответственность
за достоверность привед¸нных сведений, а также за наличие
в них данных, не подлежащих открытой публикации. Материалы
рецензируются.
Перепечатка, все виды копирования и воспроизведения материалов,
публикуемых в журнале, осуществляются только с
разрешения редакции.
/Мо, покрытые слоем хрома до испытания (слева) и
после пребывания в струе продуктов сгорания керосина с температурой
газа 1300 °Ñ в течение 20 часов (ñïðàâà).
ОБ ОДНОЙ ВОЗМОЖНОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ЖАРОПРОЧНЫХ
ЖАРОСТОЙКИХ КОМПОЗИТОВ С ТУГОПЛАВКОЙ
МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ МАТРИЦЕЙ
На первой ñòð. îáëîæêè: Ðèñ. 6. Образцы композита Al2
Y3Al5
O12
O3
-
Èçäà¸òñÿ с 2009 ã.
Главный редактор
С.Т. Милейко
ä-ð òåõí. íàóê, ïðîô., ИФТТ ÐÀÍ, Россия
Редакционная коллегия
М.И. Алымов
чл.-корр. РАН, ИМЕТ РАН, Россия
Р. А. Андриевский
ä-ð ôèç.-ìàò. íàóê, ИПХФ ÐÀÍ, Россия
Ю.О. Бахвалов
д-р техн. наук, ГКНПЦ им. Хруничева, Россия
С.И. Бредихин
ä-ð ôèç.-ìàò. íàóê, ИФТТ ÐÀÍ, Россия
Л.Р. Вишняков
д-р техн. наук, ИПМ НАНУ, Украина
Â. Â. Викулин
проф., ФГУП ОНПП «ТЕХНОЛОГИЯ»
В.М. Кийко
канд. техн. наук, ИФТТ РАН, Россия
Ю.Р. Колобов
ä-ð ôèç.-ìàò. íàóê, ïðîô., ÁåëÃÓ, Россия
В.И. Костиков
чл.-корр. РАН, МИСИС, Россия
А.М. Куперман
ä-ð òåõí. íàóê, ИХФ РАН èì. Í.Í. Ñåì¸íîâà, Россия
С.А. Лурье
ä-ð ôèç.-ìàò. íàóê, ВЦ ÐÀÍ, Россия
Б.Е. Победря
ä-ð ôèç.-ìàò. íàóê, ïðîô., МГУ èì. Ì.Â. Ломоносова, Россия
В.Г. Севастьянов
д-р хим. наук, ИОНХ РАН, Россия
А.В. Серебряков
ä-ð òåõí. íàóê, ïðîô., ИФТТ ÐÀÍ, Россия
A.R. Bunsell
проф., Франция
K. Chawla
проф., США
T-W. Chou
проф., США
George C. Sih
проф., США
Shanyi Du
проф., Китай
T. Ishihara
проф. Япония
A. Kelly
проф., Великобритания
A. Koyama
проф. Япония
W.M. Kriven
проф., США
L.M. Manocha
проф., Индия
V.M. Orera
проф., Испания
H. Schneider
проф., Германия
K. Schulte
проф., Германия
M. Singh
проф., США
H.D. Wagner
проф., Израиль
1
Стр.1
Composites and Nanostructures
http://www.issp.ac.ru/journal/composites/
ISSN 1999-7590
Editor-in-Chief:
Professor S.T. Mileiko,
Institute of Solid State Physics of RAS , Russia
Editorial Board:
Professor M.I. Alymov
A.A. Baikov
Institute of Metallurgy and Materials Science of RAS, Russia
Professor R. A. Andriyevskii
Institute of Problem of Chemical Physics of RAS, Russia
Dr Yu.O. Bakhvalov
Khrunichev State Research and Production Space Center, Russia
Dr S.I. Bredikhin
Institute of Solid State Physics of RAS , Russia
Professor A.R. Bunsell
Ecole Nationale Superieure des Mines de Paris, France
Professor K. Chawla
University of Alabama, USA
Professor T-W. Chou
University of Delawere, USA
Professor T. Ishihara
Japan
Professor Shanyi Du
Harbin Institute of Technology, China
Professor A. Kelly
University of Cambridge, UK
Dr V.M. Kiiko
Institute of Solid State Physics of RAS , Russia
Professor A. Koyama
Kyoto University, Japan
Professor Yu.R. Kolobov
Belgorod State University, Russia
Professor V.I. Kostikov
State Technological University «Moscow Institute of Steel and Alloys»,
Russia
Professor W.M. Kriven
The University of Illinois at Urbana-Champaign, USA
Dr. A.M. Kuperman
Institute of Chemical Physics of RAS , Russia
Professor S.A. Lurie
Dorodnicyn Computing Centre of RAS, Russia
Professor L.M. Manocha
Sardar Patle University, India
Professor V.M. Orera
Instituto de Cinicia de Materiales, Spain
Professor B.E. Pobyedrya
Lomonosov Moscow State University, Russia
Professor H. Schneider
Institute of Crystallography, University of Koeln, Germany
Professor K. Schulte
Technical University Hamburg − Hamburg, Germany
Professor George C. Sih
Lehigh University, Bethlehem, USA
Professor A.V. Serebryakov
Institute of Solid State Physics of RAS , Russia
Professor V.G. Sevastyanov
Institute of General and Inorganic Chemistry of RAS , Russia
Dr M. Sing
NASA Glenn Centre, USA
Professor V.V. Vikulin
FSUE ORPE «TECHNOLOGIYA» State Research Centre of the Russian
Federation, Russia
Dr Leon Vishnyakov
Frantsevich Insnitute for Problems of Materials Science, Ukrain
Professor H.D. Wagner
Weizmann Institute of Science, Israel
2
ISSP RAS:
2, Institutskaya str., Chernogolovka, Moscow district., Russia,
142432
Tel./Fax: +7(49652)22493
http://www.issp.ac.ru/journal/composites/
Editor: Nelli Prokopenko
Publishing House:
STE Virag-Centre LTD
49/1, Verchnyaya Pervomayskaya str., Moscow,
Russia, 105264.
Phone: 7 495 780 94 73
http://www.mashizdat.ru
Director of journal
M.A. Menzullov
Making-up
A.A.Menzullov
Subscriptions: please apply to one of the partners
of JSC «MK-Periodica» in your country or to JSC
«MK-Periodica» directly:
39, Gilyarovsky Street, Moscow Russia, 129110;
Tel: +7(495) 681-9137, 681-9763;
Fax +7(495) 681-3798
E-mail: info@periodicals.ru
http://www.periodicals.ru
(Inquire Komposity i nanostructury)
Photo on the cover: Fig. 6. Al2
coated with a chromium layer. (a) – before testing; (b) – after being for 20
h in a jet of kerosene combustion products at a temperature of 1300 °C.
ON A POSSIBILITY TO MAKE HEAT RESISTANT COMPOSITES
OF HIGH GAS CORROSION RESISTANCE BASED ON REFRACTORY
METAL MATRIX
O3
-Y3
Al5
O12
Established by:
Solid State Physics Institute
Russian Academy of Sciences
(ISSP RAS)
and
Science Technical Enterprise
«Virag-Centre» LTD
/Mo composite specimens,
Стр.2
Композиты и наноструктуры
COMPOSITES and NANOSTRUCTURES
СОДЕРЖАНИЕ
С.Т.Милейко, Н.И.Новохатская
ОБ ОДНОЙ ВОЗМОЖНОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ЖАРОПРОЧНЫХ ЖАРОСТОЙКИХ
КОМПОЗИТОВ С ТУГОПЛАВКОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ МАТРИЦЕЙ .............................................................................. 5
Введение в молибденовую матрицу иттрий-содержащих оксидных волокон резко тормозит окисление молибденовой
матрицы при повышенных и высоких температурах. Если эти волокна монокристаллические или имеют структуру
эвтектики, то они при этом определяют высокую крипостойкость композитов вплоть до температур около 1300 °С.
В статье рассмотрен частный пример указанного типа композитов, из анализа экспериментальных данных по длительной
прочности и окислению матрицы которого следует общая идея построения жаропрочных, жаростойких и трещиностойких
композитов с тугоплавкой металлической матрицей: армирование матрицы высококрипостойкими волокнами,
содержащими элементы, обеспечивающие жаростойкость композита. (с. 5-14; ил. 9).
Н.Н.Головин, В.С.Зарубин, Г.Н.Кувыркин
ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ КОМПОЗИТА,
МОДИФИЦИРОВАННОГО ÔÓËËÅÐÅÍÀÌÈ..................................................................................................................... 15
Построена математическая модель переноса тепловой энергии в композите, модифицированном фуллеренами. Получены
оценки эффективного коэффициента теплопроводности такого композита, в том числе с использованием двойственной
вариационной формы математической модели процесса стационарной теплопроводности в неоднородном твердом теле.
Указано ограничение на интервал изменения объемной концентрации фуллеренов, в пределах которого представленные
оценки сохраняют смысл (ñ. 15-22; èë. 2).
В.Д.Борман, В.Я.Варшавский, А.Л.Кванин, Ю.Ю.Лебединский, М.А.Пушкин ,
Â.Í.Òðîíèí, È.Â.Òðîíèí, Â.È.Òðîÿí
ИДЕНТИФИКАЦИЯ ОПАСНЫХ ДЕФЕКТОВ В УГЛЕРОДНЫХ ВОЛОКНАХ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТАТИСТИКИ РЕДКИХ СОБЫТИЙ ............................................................................................ 23
Углеродные волокна (УВ) обладают высокой прочностью, высоким модулем упругости и используются в качестве армирующего
наполнителя в современных композиционных материалах. Прочность УВ определяется их структурой и лимитируется
дефектностью структуры. В настоящей работе разработана, основанная на анализе устойчивых распределений
методика, позволяющая оценить влияние различных дефектов структуры на прочность волокон, а так же позволяющая
устанавливать влияние механических свойств волокон на одних стадиях передела на механические свойства волокон на
последующих стадиях (ñ. 23-32; èë. 3).
О.Н.Абрамов, П.А.Стороженко, Д.В.Сидоров, Т.Л.Мовчан, А.В.Орешина
СИНТЕЗ ВОЛОКНООБРАЗУЮЩЕГО НЕФТЯНОГО ПЕКА НА ОСНОВЕ
ТЯЖЕЛОЙ СМОЛЫ ПИРОЛИЗА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНОГО ВОЛОКНА ........................................................ 33
Впервые синтезированы волокнообразующие нефтяные пеки на основе тяжелой смолы пиролиза, отхода нефтеперерабатывающей
промышленности, пригодные для получения углеродного волокна, сформулированы требования к волокнообразующему
нефтяному пеку. Полученные нефтяные пеки изучены современными методами (ИК-спектроскопия,
элементный анализ, термогравиметрический анализ, анализ молекулярно-массового распределения, анализ характеристических
температур размягчения, начала нитеобразования и каплепадения) (с. 33-40; ил. 5).
М.Х.Блохина, Г.И.Щербакова, П.А.Стороженко, Д.В.Жигалов,
Д.В.Сидоров, И.А.Тимофеев, П.А.Тимофеев
МОДИФИКАТОРЫ УГЛЕРОД-УГЛЕРОДНЫХ ÊÎÌÏÎÇÈÒÎÂ........................................................................................ 41
В ГНИИХТЭОС разработаны пропиточные композиции на основе карбосилановых олигомеров и металлоорганических
соединений циркония, гафния и тантала, которые можно использовать для получения высокотемпературных стойких к
окислению матриц и защитных покрытий.
Особенностью модифицирования углерод-углеродных материалов с помощью пропиточных композиций на основе
карбосиланов и металлоорганических соединений тугоплавких металлов является возможность вводить прекурсоры
карбида кремния или тугоплавких металлов (Zr, Hf, Ta) в углеродный каркас. Это позволяет создавать непрерывные
особо прочные керамические структуры во всем объеме материала (с. 41-52; ил. 9).
В.Г.Севастьянов, Е.П.Симоненко, В.В.Горский, А.Н.Гордеев, Н.П.Симоненко,
Н.Б.Генералова, Н.Т.Кузнецов
НЕРАЗРУШАЮЩИЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КОНТРОЛЬ ТОЛЩИНЫ
КАРБИДОКРЕМНИЕВОГО ПОКРЫТИЯ НА УГЛЕРОД-УГЛЕРОДНЫХ ÊÎÌÏÎÇÈÒÀÕ.............................................. 53
Разработана методика неразрушающего контроля толщины карбидокремниевого покрытия на поверхности C/C-SiCкомпозитов
с учетом шероховатости поверхности образцов. Выполнена верификация полученных методом ультразвуковой
толщинометрии данных с применением оптической и сканирующей электронной микроскопии с энергодисперсионным
анализом; установлено, что в пределах погрешности величин толщины покрытия, определенные тремя различными
методами, совпадают. Показано, что уменьшение шероховатости поверхности образцов уменьшает погрешность
определения толщины покрытия (ñ. 53-64; èë. 4).
© ИФТТ РАН «Композиты и íàíîñòðóêòóðû». 2012
3
¹ 4
2012
Стр.3
¹ 4
2012
Композиты и наноструктуры
COMPOSITES and NANOSTRUCTURES
CONTENS
S.T.Mileiko, N.I.Novokhatskaya
ON A POSSIBILITY TO MAKE HEAT RESISTANT COMPOSITES OF HIGH GAS
CORROSION RESISTANCE BASED ON REFRACTORY METAL MATRIX............................................................................ 5
Reinforcing a molybdenum matrix with yttrium containing oxide fibres slows down oxidation of molybdenum at elevated and
high temperatures. If the fibres are either single crystalline or having eutectic microstructure they determine high creep resistance
of the composites at temperatures up to about 1300 °C.
In the paper, a particular example of such composites is considered. An analysis of experimental data on creep rupture and matrix
oxidation yields a general idea of tailoring creep resistant refractory-metal-matrix composites of high fracture toughness and sufficiently
high gas corrosion resistance. To obtain such composites, we need to reinforce a refractory metal with fibres of high creep resistance,
which contain an element providing gas corrosion resistance of the composite. (p. 5-14; fig. 9).
N.N.Golovin, V.S.Zarubin, G.N.Kuvyrkin
ESTIMATION OF EFFECTIVE HEAT CONDUCTIVITY COEFFICIENT
OF FULLERENE-MODIFIED COMPOSITE MATERIAL ........................................................................................................ 15
A Mathematical model of the heat transfer in a fullerene-modified composite material is built up. An effective heat conductivity
coefficient of such material is estimated. Dual variational form of stationary heat conductivity process mathematical model
for heterogeneous solid is used. An interval for fullerene concentration, in with the estimation obtained are valid is pointed
out (p. 15-22; fig. 2)
V.D.Borman, V.Ya.Varshavskiy, A.L.Kvanin, Yu.Yu.Lebedinskii,
M.A.Pushkin , V.N.Tronin, I.V.Tronin, V.I.Troyan
CARBON FIBER DANGEROUS DEFECTS IDENTIFICATION
USING STATISTICS OF RARE EVENTS ................................................................................................................................ 23
Carbon fibers have high strength and high elastic modulus and are being used as reinforcement in modern composite
materials. Strength of carbon fibers is determined by their microstructure and is limited by defectiveness. An analysis of
stable distributions yields a method of the evaluation of an effect of various structural defects on the strength of the fibers.
This method allows also assessing the effect of mechanical properties at various stages of conversion on the mechanical
properties at later stages (p. 23-32; fig. 3).
O.N.Abramov, P.A.Storozhenko, D.V.Sidorov, T.L.Movchan, A.V.Oreshina
SYNTHESIS OF FIBER-FORMING PETROLEUM PITCH BASED
ON HEAVY PYROLYSIS RESIN FOR CARBON FIBER........................................................................................................... 33
Fiber – forming petroleum pitch based on heavy pyrolysis resin, which is an oil refining industry waste, suitable for carbon fiber
production was synthesized for the first time. The requirements for the fiber-forming petroleum pitch have been defined. The
synthesized petroleum pitch was studied by modern methods (IR-spectroscopy, elemental analysis, thermal gravimetric analysis,
molecular-mass distribution, characteristic softening temperature, filamentation and drop points analysis) (p. 33-40; fig. 5).
M.Ch.Blokhina, G.I.Shcherbakova, P.A.Storozhenko, D.V.Zhigalov,
D.V.Sidorov, I.A.Timofeev, P.A.Timofeev
CARBON-CARBON COMPOSITE MODIFIERS .................................................................................................................... 41
Researchers in GNIIChTEOS have developed impregnating compositions based on carbosilane oligomers and
organometallic compounds of zirconium, hafnium and tantalum that can be used for the production of high-temperature
oxidation resistant matrices and protective coatings.
Peculiarity of carbon-carbon material modifying by impregnating compositions mentioned is a possibility to introduce silicon
carbide and refractory metal precursors (Zr, Hf, Ta) in the carboniferous frame. This allows creating continuous very strong
ceramic structures in the bulk of a material (p. 41-52; fig. 9).
V.G.Sevastyanov, E.P.Simonenko, V.V.Gorsky, A.N.Gordeev, N.P.Simonenko, N.B.Generalova, N.T.Kuznetsov
NONDESTRUCTIVE ULTRASONIC CONTROL OF THE THICKNESS OF SiC-COATING
ON C/C-COMPOSITES ........................................................................................................................................................... 53
A technique of nondestructive control of the thickness of SiC-coating on the C/C-SiC-composite surface taking into account
the surface roughness of samples was developed. The data obtained by ultrasonic thickness gauging, optical and scanning
electron microscopy with EDX-analysis were compared; it was found, that thickness values obtained by the three different
methods are equal within limits of the error. It was shown that, decreasing surface roughness leads to a decrease in the error
of measurement (p. 53-64; fig. 4).
4
© ИФТТ РАН «Композиты и íàíîñòðóêòóðû». 2012
Стр.4