Методы математического планирования для прогнозирования свойств пенокарбидов

Потребность современной техники в материалах, способных выдерживать воздействия высоких тепловых и механических нагрузок, различных излучений и агрессивных сред, очень велика. При этом изделия, изготовленные из них, должны обладать достаточной конструкционной прочностью и предельно малой массой.

Перспективными высокотемпературными конструкционными пористыми материалами являются пенокарбиды на основе карбонизующейся матрицы пенополимера. Для получения пенокарбидов использовали карботермический метод синтеза. Для создания ячеистой структуры в смесь вводили полые углеродные микросферы, в качестве карбидообразующих наполнителей использовали мелкодисперсные порошки оксидов кремния, титана. Так же, возможно, использование и других карбидообразующих наполнителей, например порошков металлов.

Целью работы явилось создание новых пенокарбидных материалов различного химического состава с регулируемыми свойствами, получение изделий любой формы и размеров. Для этого были использованы методы математического планирования при прогнозировании составов пенокарбидов.

С помощью матриц планирования экспериментальные данные по физико-механическим свойствам были обработаны по соответствующей методике с целью получения уравнений регрессий, связывающих отклик системы (свойство) с факторами симплекс–решётчатого плана (содержание компонентов смеси). Модели систем имеют вид полиномов третьей степени. Коэффициенты полиномов представляют собой линейные комбинации значений функций отклика, наблюдаемых в точках симплексных решеток. Все полученные уравнения регрессии адекватно описывают экспериментальные измерения.

Решение уравнений регрессии при заданных значениях свойств позволяет построить проекции линий равных значений свойств на симплекс, с помощью которых можно прогнозировать составы пенокарбидов с необходимыми в каждом конкретном случае физико-механическими свойствами и оптимизировать технологический процесс применительно к конкретным условиям эксплуатации изделия.

Синтезированные пенокарбиды могут найти применение как высокотемпературная изоляция, конструкционные материалы, работающие в нейтральных и восстановительных средах.

О.А. Купцова, А.И. Мазепова