Исследование структуры и свойств композиционного материала на основе СВМПЭ и частиц карбида бора, изготовленного методом СПС

Васильев, Дмитрий Сергеевич Отделение материаловедения (ОМ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

В работе показано, что увеличение объемной доли частиц наполнителя в матрице СВМПЭ сопровождается снижением относительной плотности образцов и повышением их твердости по Шору Д. Температура СПС-консолидации композиционных образцов на плотность и твердость влияет несущественно. Частицы карбида бора в матрице СВМПЭ приводят к существенному приросту стабильной орторомбической фазы последнего. Минимальный износ имел композит с содержанием наполнителя 50 об. %, полученный при температуре 180 °С, дальнейшее увеличение содержания наполнителя сопровождается повышением износа.

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………… 10
1. ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ
СВМПЭ И НАПОЛНИТЕЛЕЙ …………………………………………………………………. 12
1.1 Структура, свойства и области применения
сверхвысокомолекулярного полиэтилена………………………………………………….. 12
1.2 Методы консолидации порошкового СВМПЭ ……………………………. 17
1.2.1 Спекание в свободном состоянии ……………………………………….. 17
1.2.2 Горячее прессование…………………………………………………………… 19
1.2.3 Плунжерная экструзия ……………………………………………………….. 21
1.2.4 Ультразвуковое прессование ………………………………………………. 22
1.2.5 Искровое плазменное спекание (СПС) ………………………………… 24
1.3 Методы получения полимерных композитов ……………………………… 26
1.3.1 Метод смешивания в расплаве полимера …………………………….. 26
1.3.2 Метод механической активации …………………………………………. 27
1.3.3 Метод смешивания в жидкости …………………………………………… 28
1.3.4 Метод полимеризационного наполнения …………………………….. 29
1.4 Армирующие добавки композиционного материала на основе
СВМПЭ……………………………………………………………………………………………………. 31
1.4.1 Углеродные наполнители …………………………………………………… 31
1.4.2 Другие армирующие частицы …………………………………………….. 34
1.5 Вывод по разделу и постановка задач исследований …………………… 38
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ……………………………… 40
2.1 Материалы исследования …………………………………………………………… 40
2.2 Технология получения изделий ………………………………………………….. 41
2.3 Методика исследования …………………………………………………………….. 43
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ ………………………………………………… 49
3.1 Исследование влияния температуры спекания на структуру и
свойства образцов из чистого СВМПЭ ……………………………………………………… 49
3.2 Исследование влияния температуры спекания на структуру и
свойства композиционных образцов на основе СВМПЭ и частиц B4C ……… 51
3.3 Результаты рентгенофазового анализа ……………………………………….. 55
3.4 Трибологические испытания композитов …………………………………… 57
4. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ…………………………………………………………………………. 61
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения ……… 61
4.1.1 Анализ конкурентных технических решений ………………………. 61
4.1.2 SWOT-анализ …………………………………………………………………….. 63
4.2 Планирование научно-исследовательских работ ………………………… 66
4.2.1 Структура работ в рамках научного исследования ………………. 66
4.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ и разработка
графика проведения ……………………………………………………………………………… 67
4.3 Бюджет научно-технического исследования ………………………………. 70
4.3.1 Расчет материальных затрат научно-технического
исследования ……………………………………………………………………………………….. 71
4.3.2 Расчет амортизации специального оборудования ………………… 72
4.3.3 Основная заработная плата исполнителей темы ………………….. 73
4.3.4 Дополнительная заработная плата исполнителей темы ……….. 74
4.3.5 Отчисления во внебюджетные фонды …………………………………. 74
4.3.6 Накладные расходы ……………………………………………………………. 75
4.3.7 Бюджетная стоимость НИР ………………………………………………… 75
4.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой,
бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования ….. 76
4.4.1 Интегральный показатель финансовой эффективности ……….. 76
4.4.2 Интегральный показатель ресурсоэффективности ………………. 77
4.4.3 Интегральный показатель эффективности вариантов
исполнения разработки …………………………………………………………………………. 78
4.5 Выводы по разделу ……………………………………………………………………. 79
5. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ………………………………………………. 83
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 83
5.2 Производственная безопасность ………………………………………………… 86
5.2.1 Анализ вредных производственных факторов …………………….. 86
5.2.2 Анализ опасных производственных факторов …………………….. 92
5.3 Экологическая безопасность ……………………………………………………… 94
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………… 95
5.5 Вывод по разделу ………………………………………………………………………. 96
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………………………………….. 98
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ……………………………………………………………………… 101
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ………………………………….. 102
ПРИЛОЖЕНИЕ A ………………………………………………………………………………….. 114

Область развития материаловедения, связанная с полимерными
композиционными материалами (ПКМ), в настоящее время привлекает все
большее внимание со стороны научного сообщества, которое работает над
созданием новых функциональных материалов. Благодаря набору
специфических свойств, полимерные композиты все чаще вытесняют
традиционные материалы, такие как металлы, керамики, незаполненные
полимеры. Одним из перспективных матричных материалов для полимерных
композитов является сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ).
СВМПЭ – это технический полимер, который отличается от
полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) более высокой молекулярной массой
и длиной цепи. Согласно Международной организации по стандартизации
(ISO), СВМПЭ имеет молекулярную массу не менее 1 миллиона грамм на моль
и степень полимеризации 36000 [1]. Известно, что свойства СВМПЭ в
большей степени зависят от микроструктуры, а не от молекулярной массы [2].
СВМПЭ обладает набором уникальных физико–механических свойств,
таких как высокая прочность и ударная вязкость, низкий коэффициент трения,
высокая износостойкость, химическая стабильность, биосовместимость. Это
позволяет использовать СВМПЭ в качестве материла для элементов
баллистической защиты (шлемы, бронежилеты), спортивного инвентаря
(лыжи, сноуборды), деталей, подверженных повышенным ударным нагрузкам
и истиранию (шестерни, направляющие), в медицине для изготовления
искусственных имплантатов (шарнирный наконечник суставов).
В настоящее время ведутся работы в направлении дальнейшего
улучшения механических и трибологических характеристик СВМПЭ. Одним
из наиболее перспективных методов повышения эксплуатационных свойств
является армирование полимерной матрицы различными дисперсными или
волокнистыми наполнителями. Используя различные неорганические
наполнители, можно целенаправленно изменять прочностные и
функциональные свойства. Одним из перспективных наполнителей для ПМК
является карбид бора, который обладает высокой твердостью (до 50 ГПа) и
низкой удельной массой (2,52 г/см3) [3].
Цель работы – экспериментальная оценка влияния и оптимизация
содержания добавки на структурные свойства и трибологические
характеристики композита на основе СВМПЭ и частиц карбида бора.
Задачи работы:
1. исследовать влияние температуры спекания на плотность и
твердость образцов из чистого СВМПЭ и композитов на основе СВМПЭ с
различным содержанием частиц карбида бора 25, 50 и 75 об. %;
2. исследовать влияние размера частиц наполнителя на плотность и
твердость композиционного материала на основе СВМПЭ с содержанием
частиц карбида бора 75 %;
3. оценить влияние температуры спекания на фазовый состав и
параметры кристаллической структуры образцов из чистого СВМПЭ и
композита с содержанием карбида бора 50 %;
4. исследовать влияние содержания наполнителя на трибологические
характеристики композиционного материала на основе СВМПЭ и частиц
карбида бора;
5. предоставить практические рекомендации по использованию
результатов магистерской диссертации.
1. ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
НА ОСНОВЕ СВМПЭ И НАПОЛНИТЕЛЕЙ

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Шагали Е. УрГЭУ 2007, Экономика, преподаватель
    4.4 (59 отзывов)
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и... Читать все
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и диссертаций, Есть любимые темы - они дешевле обойдутся, ибо в радость)
    #Кандидатские #Магистерские
    76 Выполненных работ
    Екатерина Д.
    4.8 (37 отзывов)
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два об... Читать все
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два образования: экономист-менеджер и маркетолог. Буду рада помочь и Вам.
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Родион М. БГУ, выпускник
    4.6 (71 отзыв)
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    #Кандидатские #Магистерские
    108 Выполненных работ
    Ольга Б. кандидат наук, доцент
    4.8 (373 отзыва)
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских... Читать все
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских диссертаций, дипломных и курсовых работ. Слежу за новинками в медицине.
    #Кандидатские #Магистерские
    566 Выполненных работ
    Евгений А. доктор, профессор
    5 (154 отзыва)
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - ... Читать все
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - по социальной работе.
    #Кандидатские #Магистерские
    260 Выполненных работ
    Ольга Р. доктор, профессор
    4.2 (13 отзывов)
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласован... Читать все
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласованные сроки и при необходимости дорабатываются по рекомендациям научного руководителя (преподавателя). Буду рада плодотворному и взаимовыгодному сотрудничеству!!! К каждой работе подхожу индивидуально! Всегда готова по любому вопросу договориться с заказчиком! Все работы проверяю на антиплагиат.ру по умолчанию, если в заказе не стоит иное и если это заранее не обговорено!!!
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Екатерина С. кандидат наук, доцент
    4.6 (522 отзыва)
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    #Кандидатские #Магистерские
    1077 Выполненных работ
    Дарья С. Томский государственный университет 2010, Юридический, в...
    4.8 (13 отзывов)
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссерт... Читать все
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссертационное исследование, которое сейчас находится на рассмотрении в совете.
    #Кандидатские #Магистерские
    18 Выполненных работ
    Александр О. Спб государственный университет 1972, мат - мех, преподав...
    4.9 (66 отзывов)
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальн... Читать все
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальных уравнений. Умею быстро и четко выполнять сложные вычислительные работ
    #Кандидатские #Магистерские
    117 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету