химический каталог




Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства

Автор А.И.Гусев

я) в течение нескольких минут. Изучение порошков карбидов бора, титана, циркония, гафния, ванадия, тан-тала, вольфрама, полученных механохимическим синтезом в мельницах, показало, что средний размер частиц составляет 6— 20 нм [111]. Порошки нитридов переходных металлов с размером

38

39

частиц несколько нанометров синтезированы размолом металлических порошков в вибромельнице в атмосфере N2 [112].

Механохимический синтез нанокристаллических карбидов TiC, ZrC, VC и NbC из смеси порошков металла и углерода описан в [113]. Смесь подвергали размолу в шаровой мельнице. Образование карбидов происходило после 4—12 ч размола; размер порошков после 48 ч размола составлял 7+1 нм. Среди полученных карбидных нанопорошков наиболее устойчивым к нагреву оказался карбид ниобия: при росте температуры от 300 до 1300 К размер зерен NbC увеличился от 7—10 до всего лишь 30 нм; наименее устойчив к нагреву был карбид ванадия, интенсивная рекристаллизация которого при 1000—1200 К приводила к росту зерен до 90 нм.

Нанокристаллические ОЦК-сплавы Fe—Ni и Fe—А1 с размером зерен 5—15 нм синтезировали размолом порошков металлов в шаровой вибромельнице в течение 300 ч [114]. Идеальный (но практически осуществленный) вариант механохимического синтеза, совмещенного с получением нанокомпозитной смеси, описан в [115]. В заполненной аргоном шаровой мельнице в течение 100 ч размалывали смесь крупнозернистых (около 75 мкм) порошков вольфрама, графита и кобальта и получили наноком-позитную смесь WC—Со из зерен кобальта и карбида вольфрама со средним размером 11—12 нм.

В твердом сплаве, полученном холодным прессованием и последующим спеканием этой смеси при 1310 К, большинство зерен карбида WC имело размер менее 200 нм, т. е. в несколько раз меньше, чем в обычных сплавах того же состава. Спеченные образцы твердого сплава имели твердость примерно 18 ГПа и относительную плотность, равную 80 % от теоретической. Возможность спекания нанокомпозитной порошковой смеси WC— Со при более низкой температуре, чем аналогичной крупнозернистой смеси, была следствием меньшей температуры плавления нанокристаллического Со по сравнению с крупнозернистым кобальтом.

Существует еще один вид механического воздействия, который одновременно создает условия как для синтеза конечного продукта, так и для его диспергирования. Это ударная волна. С помощью ударно-волновой обработки смесей графита с металлами при давлении в ударной волне до нескольких десятков гига-паскалей получают нанокристаллические алмазные порошки со средним размером частиц 4 нм. Более технологично получение алмазных порошков путем взрыва органических веществ с высоким содержанием углерода и относительно низким содержанием кислорода.

Детонация взрывчатых веществ, т. е. энергия взрыва, достаточно широко используется для осуществления фазовых переходов в веществах и детонационного синтеза. Детонационный синтез как быстро протекающий процесс позволяет получать тонкодисперсные порошки в динамических условиях, когда важную роль приобретают кинетические процессы.

Впервые детонационный синтез алмаза был осуществлен путем ударно-волнового нагружения ромбоэдрического графита до 30 ГПа [116]. Авторам не удалось установить размер алмазных частиц, из которых состояли наблюдаемые в оптический микроскоп зерна взрывного алмаза, являющиеся скоплениями (агломератами) отдельных частиц. В работе [117] алмазные порошки получены ударно-волновой обработкой смесей графита с металлами; длительность ударной волны была 10—20 мке, а создаваемое ею давление — 20—40 ГПа. Позднее было показано, что полученный в этих условиях алмазный порошок содержит одиночные кристаллы размером не более 50 нм, а также скопления и плотно спаянные агломераты размером до 5 мкм и более, состоящие из отдельных кристаллов с размерами 1—4 и 10—160 нм.

После 1983 года в литературе появились работы (например [118,119]), в которых обсуждался вопрос о возможном образовании мелкодисперсных алмазных частиц при детонации конденсированных взрывчатых веществ с отрицательным кислородным балансом, т. е. разлагающихся с выделением свободного углерода, из которого и образуется алмазная фаза. Такой процесс образования алмазных частиц с их последующим охлаждением в газовой фазе (так называемый "сухой синтез") реализован авторами работ [120,121] и в настоящее время применяется для промышленного получения ультрадисперсных алмазных порошков различного технического назначения. В другом варианте детонационного синтеза алмазных порошков из конденсированных взрывчатых веществ с отрицательным кислородным балансом, называемом "водным синтезом", используется водяной охладитель алмазных частиц.

Давления в сотни тысяч атмосфер и температуры до нескольких тысяч градусов, характеризующие детонационный

40

41

процесс, соответствуют области термодинамической устойчивости алмазной фазы на р-Г-диаграмме возможных состояний углерода (рис. 1.4), поэтому применение детонационного метода для синтеза алмаза в динамических условиях вполне естественно. Вместе с тем надо им

страница 16
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

Скачать книгу "Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства" (1.38Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
зеленый театр расписание
металлические таблички на могилах
лучший мяч для футзала
гамак с каркасом и навесом

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(19.10.2017)