Введение к работе
'
Актуальность. Разработка новых композиционных материалов с заранее заданными свойствами, предназначенных для использования в переменных электромагнитных полях, требует исследования их физических характеристик в зависимости от состава и структуры. Установление таких зависимостей, а также разработка новых экспериментальных и теоретических методов их получения является важной задачей современной физики неоднородных конденсированных сред.
Среди структурно-неоднородных материалов особое место как по широте практического применения, так и по важности для физического анализа занимают пористые металлы. Эти металлы могут рассматриваться как гетерофазная система, состаящая из двух фаз: металлическая и поровая. Такая система выступает в качестве предельного случая композиционного материала с максимальной неоднородностью в свойствах составляющих компонентов. Это позволяет использовать пористые металлы как наиболее удобный модельный объект при анализе физических свойств резко неоднородных сред. Необходимо отметить недостаточную изученность как магнитных характеристик этих материалов, так и зависимостей их электромагнитных свойств от топологических особенностей структуры. В связи с изложенным, исследование магнитных и электрических характеристик пористых металлов является актуальной задачей.
Целью диссертационной работы является экспериментальное исследование влияния особенностей структуры пористых металлов на магнитные и электрические свойства, разработка теоретического подхода, позволяющего с единых позиций описать эти свойства, а также разработка на примере данных материалов новых методов экспериментального анализа электромагнитных характеристик неоднородных гетерофазных сред.
В связи с вышеизложенным в работе поставлены и решаются следующие задачи:
разработка комбинированного экспериментального метода измерения магнитной проницаемости и удельной электропроводности магнитомягких материалов с широким интервалом значений магнитной проницаемости;
экспериментальное выявление влияния параметров пористой
структуры и ее топологических особенностей на начальную магнитную проницаемость, характеризующую поведение материала в слабых намагничивающих полях;
установление зависимости электрических характеристик пористых проводящих сред от топологических особенностей структуры в широком интервале изменения концентрации проводящей фазы;
разработка теоретических моделей для описания структурной зависимости начальной и максимальной магнитных проницае-мостей. Разработка модели зависимости электропрповодности пористой среды от параметров распределения ее структурных элементов.
Научная новизна. В работе впервые получены экспериментальные зависимости начальной магнитной восприимчивости пористого ферромагнетика от степени пористости и топологических особенностей структуры, обнаружено аномальное поведение магнитной восприимчивости вблизи порога перколяции. Предложены и проанализированы физические модели зависимостей начальной и максимальной магнитных восприимчивостей от' концентрации магнитной фазы. Предложена физическая модель для удельной электропроводности пористых металлов, позволившая описать влияние параметров пористой структуры. Установлены новые корреляции между акустическими и механическими характеристиками, с одной стороны, и электромагнитными параметрами, с другой, для пористых магнитомягких материалов.
Практическая ценность. Полученные в работе результаты были использованы в ИФПМ СО РАН при разработке новых композиционных гетерофазных материалов. На основе предложенного метода исследования электромагнитных характеристик и установленных зависимостей в работе разработан способ экспериментальной экспресс-оценки локальной пористости изделий из порошковых металлов, позволяющий проводить неразрушающий контроль изделий произвольной формы-в широком интервале магнитной проницаемости. Установленные в работе корреляции могут быть использованы как основа для разработки неразрушакшщх электромагнитных методов диагностики и контроля механических характеристик порошковых материалов и изделий.
На защиту выносятся следующие положения:
I. Разработанная модификация вихретокового метода незави-
симого измерения магнитной проницаемости и удельной электропроводности магнитомягких материалов.
2. Результаты экспериментальных исследований зависимости
начальной магнитной восприимчивости пористы» 'ферромагнетиков
от параметров их структуры. Результаты измерений зависимости
максимальной магнитной проницаемости пористых металлов в широ
ком интервале пористостей.
3. Результаты экспериментальных зависимостей удельной
электропроводности пористых металлов от их структурных пара
метров.
-
Предложенная модель для расчета начальной магнитной восприимчивости и максимальной магнитной проницаемости пористых ферромагнетиков и данные вычислений магнитных характеристик.
-
Предложенная модель удельной электропроводности как функции параметров распределения структурных элементов пористого материала и результаты расчета.
Апробация результатов. Результаты работы были доложены на следующих Всесоюзных,Республиканских и Региональных конференциях: II Всесоюзная конференция "Действие электромагнитных полей на пластичность и прочность материалов" (Юрмала,1990); Российская конференция "Прогрессивные технологии производства, структура и свойства порошковых изделий, композиционных материалов и покрытий" (Волгоград,1992); III Региональная конференция "Порошковые" материалы и покрытия" (Барнаул, 1990); Всесоюзная конференция "ИКАПП-9І" (Барнаул,1991); Региональная конференция "Пути повышения качества и надежности материалов" (Барнаул,I991); I Международная конференция "Датчики электрических и неэлектрических величин" (Барнаул,1993); Республиканская конференция "Проблемы современных материалов и технологий" (Пермь,1993); Юбилейная конференция "Алтайский университет - науке, культуре, образованию края" (Барнаул,1993); III Международная конференция "Прочность и пластичность материалов в условиях внешних энергетических воздействий" (Николаев, 1993); Российская конференция "Получение, свойства и применение энергонасыщенных ультрадисперсных порошков металлов и их соединений" (Томск,1993).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения,
четырех глав, заключения, приложения и списка литературы. Диссертация содержит 106 стр., 36 рисунков, II таблиц. Список цитируемой литературы содержит 80 наименований.
