Забезпечення гарної механічної міцності пористі матеріали

Прийнята в моделях форма пір дуже проста в порівнянні з формою пір в реальних тілах, отриманих тим чи іншим способом з різних матеріалів. Наприклад, металеві пористі матеріали зазвичай отримують пресуванням порошків зі сферичними частинками або плетінням волокнистих виробів. Для забезпечення гарної механічної міцності пористі матеріали піддаються спеціальній термообробці (спікання) при температурі порядку 0,8-0,9 температури плавлення. Зерна порошку, як правило, мають власну залишкову пористість, лежачу в межах 8-15%. Тому для одержуваних з таких порошків матеріалів характерна наявність пір як між частинками, так і всередині останніх. Практично сумарна пористість металевих пористих тіл змінюється в досить вузьких межах, складаючи 30-40%.

Найбільш уживаними матеріалами при створенні проникних виробів є такі метали, як нержавіюча сталь, вольфрам, нікель. Крім чистих металів, для виготовлення пористих тіл використовуються різні карбіди, кераміки та деякі інші речовини. У цьому випадку пориста структура формується в результаті попереднього введення в матеріал і подальшого випалювання різних добавок. Такий метод дозволяє отримувати матеріали з пористістю до 50-60%. Аналогічно утворюється при нагріванні і руйнуванні деяких композиційних теплозахисних матеріалів пористий прококсованний шар. Пористі матеріали володіють розвиненою внутрішньою поверхнею. Зазвичай вказують питому поверхню, під якою розуміють сумарну площу поверхні внутрішніх пір, що припадає на одиницю об'єму матеріалу. Очевидно, що у проникних матеріалів, що володіють дрібнозернистою структурою, питома внутрішня поверхня набагато більше, ніж у матеріалів з крупнозернистою структурою. У матеріалів, спресованих із сферичних частинок, внутрішню поверхню неважко підрахувати.

Величина питомої поверхні відіграє важливу роль при розрахунку теплообміну між твердим каркасом і охолоджуючим речовиною. Можна отримати формули для розрахунку пористості і внутрішньої поверхні теплообміну в плетених матеріалах, проте число входять в ці формули параметрів різко зростає (діаметри основний і кріпить ниток, число основних ниток на одиницю довжини матеріалу, і т.д.). У дійсності, як частинки в зернистих матеріалах, так і дроту в плетених структурах при навантаженні можуть деформуватися, тому значення виявляються менше розрахункових. З іншого боку, при діаметрах частинок більше 20 мкм не вдається досягти їх досить щільної упаковки і тому перевищує розрахункове значення. У результаті у зернистих матеріалів дійсна величина може відхилятися майже в 2 рази вгору або вниз відносно теоретичного значення. Плетені матеріали в цьому відношенні набагато стабільніше (відхилення від розрахункових значень не перевищують 30%).

11 липня 2012

Джерело: www.stroysovet.ru