Физика высокотемпературной прочности армированных керамических материалов специального, функционального и биомедицинского назначения

Установлены основные закономерности физической природы прочности направленно закристаллизированных эвтектических сплавов (LaB6–MeB2, B4C–MeB2, Ti-TiB, Mo-Si-B и т.д.) путем системных исследований влияния природы матричной и армирующей фаз, их структурно-геометрических характеристик и напряженно-деформированного состояния на температурную зависимость механических характеристик композиционных материалов. На основе экспериментальных данных проанализирована эффективная энергия активации зарождения и роста включений армирующей фазы при кристаллизации эвтектических сплавов квазибинарних боридных, карбидных и оксидных систем. Доказано, что концентрационная составляющая переохлаждения имеет наибольшее влияние на зарождение и рост фаз в эвтектических сплавах исследованных систем. Установлены механизмы упрочнения направленно армированных композитов в широком интервале температур – от комнатной до 2000 °С. Доказано, что проведение дополнительной термической обработки армированных керамических композитов способствует снижению величины внутренних напряжений и, как следствие, повышению их механических характеристик. Показано, что прочность на изгиб направленно закристаллизированных эвтектических сплавов немонотонно меняется по мере роста температуры испытаний в интервале 25-2000 °С. Установлено, что повышение прочности таких композитов в высокотемпературном интервале обусловлено изменениями в напряженно-деформированном состоянии, ростом пластичности фазовых составляющих по мере увеличения температуры испытаний и реализацией механизмов зернограничного (на поверхности раздела армирующая фаза - матрица) и деформационного упрочнения монокристаллических волокон диборидов переходных металлов. Разработаны новые направлено армированные композиты в системе B4C-TiB2-SiC, прочность на изгиб которых при 2000 °С достигает 370 МПа. Полученные материалы могут быть успешно применены для специального, функционального и биомедицинского назначения.