Введение.
Дляповышениямеханических характеристик конструк-
ционных материалов представляется перспективным их армирование
высокопрочными и высокомодульными включениями. Конструкцион-
ный материал с неоднородной структурой в виде отдельных включе-
ний в основную составляющую этого материала (матрицу), имеющую
преобладающее объемное содержание, можно рассматривать как ком-
позит, матрица которого модифицирована такими включениями. В на-
стоящей работе рассмотрен композит, армированный включениями в
виде сплюснутых эллипсоидов вращения(сфероидов). Такой материал
достаточно широко применяетсяв технике. Включениямогут иметь
различную природу (например, образующие новые фазы в поликри-
сталлических материалах при их термической обработке или близкие
к сфероидальной форме наноструктурные элементы [1–3]).
Следует отметить, что в предельном случае при сплющивании сфе-
роида он переходит в круглую тонкую пластинку, которую при неко-
торых температурных условиях можно принять за структурную фор-
му перлита, состоящего в углеродистых сталях из феррита (
α
-Fe) и
цементита (карбида железа Fe
3
C) [1, 2]. Цементит (как и графит) име-
ет пластинчатую структуру, определяемую ковалентными связями в
плоскостях, параллельных плоскости пластинки, между этими плос-
костями существуют металлические связи. В доэвтектоидной стали с
крупными зернами аустенита (
γ
-Fe) может присутствовать пластин-
чатый избыточный феррит (видманштеттова структура, возникающая
при длительном перегреве или замедленной кристаллизации [1, 4]).
Пластинчатую форму имеет и мартенсит (пересыщенный твердый
раствор углерода в феррите) [4]. Вместе с тем цементит в перли-
те вследствие стремлениясистемы к уменьшению энергии поверх-
ностей раздела может из пластинчатой формы переходить в сферои-
дальную форму, приближающуюсяк шаровой [1, 2]. Сфероидальные
включенияграфита возникают при эвтектической кристаллизации чу-
гуна [1]. Таким образом, сфероидальные включенияи их предельная
пластинчатаяформа достаточно распространены в конструкционных
материалах. При использовании таких материалов в теплонапряжен-
ных элементах конструкций, работающих в условиях одновременно-
го интенсивного воздействиямеханических и тепловых нагрузок, на-
ряду с механическими характеристиками важную роль играют и те-
плофизические характеристики материала (в частности, коэффициент
теплопроводности). Эффективное значение коэффициента теплопро-
водности композита, модифицированного армирующими элементами,
зависит от их объемной концентрации
C
V
и от соотношениямежду
коэффициентами теплопроводности этих элементов и матрицы.
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2013. № 4
117
