химический каталог




Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства

Автор А.И.Гусев

средней величине зерна в спеченном образце 120 нм; горячим прессованием при этой же температуре и давлении 1,6 ГПа получают спеченный материал с относительной плотностью 87 % и средним размером зерна 130 нм [136]. Снижение температуры спекания до 1320 К и увеличение продолжительности спекания до 5 ч дало возможность получить компактный оксид циркония Zr02 с относительной плотностью более 99 % и средним размером зерна 85 нм [137]. Авторы [138] горячим прессованием порошка нитрида титана {d ~ 80 нм) при 1470 К и давлении прессования 4 ГПа получили компактные образцы с плотностью 98 % от теоретической, однако (судя по дифракционным данным) после горячего прессования вследствие

46

47

ВРАЩАЮЩИЙСЯ ЦИЛИНДР, охлаждаемый жидким иэотом

Г

\ ИНЕРТНЫЙ ГАЗ 1 * (обычно Не)

интенсивной рекристаллизации средний размер зерна был не менее 0,3 мкм. Исследование [139] показало, что самые плотные (с относительной плотностью 98 %) образцы нитрида титана получаются спеканием образцов, спрессованных из наиболее мелких нанопорошков [d ~ 8—25 нм) с минимальной дисперсией размеров зерен.

В целом для получения компактных нанокристаллических материалов, в особенности керамических, перспективно прессование с последующим высокотемпературным спеканием нанопорошков. При реализации этого способа необходимо избегать укрупнения зерен на стадии спекания спрессованных образцов. Это возможно при высокой плотности прессовок (не менее 0,7 от рентгеновской), когда процессы спекания протекают достаточно быстро, и при относительно низкой температуре Т < 0,5Т„, (Г„, — температура плавления). Создание таких плотных прессовок является серьезной проблемой, поскольку нанокристаллические порошки плохо прессуются и традиционные методы статического прессования не приводят к достаточно высокой плотности. Физической причиной плохой прессуемости нанопорошков являются межчастичные адгезионные силы, относительная величина которых резко возрастает с уменьшением размера частиц.

Для компактирования нанокристаллических порошков достаточно эффективен магнитно-импульсный метод, предложенный авторами [140, 141]. Метод магнитного импульсного прессования позволяет генерировать импульсные волны сжатия с амплитудой до 5 ГПа и длительностью в несколько микросекунд. Этот метод основан на концентрировании силового действия магнитного поля мощных импульсных токов; он позволяет относительно просто управлять параметрами волны сжатия, экологически чист и значительно безопаснее динамических методов, использующих взрывчатые вещества.

В отличие от стационарных методов прессования импульсные волны сжатия сопровождаются интенсивным разогревом порошка за счет быстрого выделения энергии при трении частиц в процессе упаковки. Если размер частиц достаточно мал (d < 0,3 мкм), то время их прогрева диффузией тепла с поверхности оказывайся заметно меньше характерной длительности импульсных в°лн сжатия (1—10 мкс). При определенных условиях подбором параметров волны сжатия можно реализовать динамическое го49

Рис. 2.2. Зависимость плотности р нанокристаллического оксида п—А120, от величины давления при стационарном и магнитно-импульсном прессовании: /—3 — стационарное прсссонаиис при температуре 300, 620 и 720 К соответственно; 4 — магнитное импульсное прсссонаиис

рячее прессование ультрадисперсного порошка за счет высокой по

ное преодоление межчастичных сил при быстром движении порошковой среды.

Магнитно-импульсный метод использовался для прессования нанокристаллических порошков А1203 [142, 143] и TiN [144]. Результаты [144] показали, что повышение температуры прессования примерно до 900 К эффективнее, чем увеличение давления при холодном прессовании. При импульсном давлении 4,1 ГПа и температуре 870 К удалось получить компактные образцы нано-кристалл 1 ческого нитрида титана с размером зерен около 80 нм и плотностью около 83 % от теоретического значения. Снижение температуры прессования до 720 К сопровождалось снижением плотности до 81 %.

2.2. ОСАЖДЕНИЕ НА ПОДЛОЖКУ

Осаждением на холодную или подогретую поверхность подложки получают пленки и покрытия, т. е. непрерывные слои нанокристаллического материала. В этом способе, в отличие от газофазного синтеза, образование наночастиц происходит непосредственно на поверхности подложки, а не в объеме инертного газа вблизи охлажденной стенки. Благодаря формированию компактного слоя нанокристаллического материала отпадает необходимость прессования.

Осаждение на подложку может происходить из паров, плазмы или коллоидного раствора. При осаждении из паров металл испаряется в вакууме, в кислород- или азотсодержащей атмосфере и пары металла или образовавшегося соединения (оксида, нитрида) конденсируются на подложке. Размер кристаллитов в пленке можно регулировать изменением скорости испарения и температуры подложки. Чаще всего этим способом получают нанокристаллические пленки металлов [145, 146]. Пленка из оксида циркония, легированного оксидом иттрия, со средним размером кристаллитов 10—30 нм получена с помощью импульсно

страница 19
< 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
электрокамин отделанный под орех
мистическое шоу вернувшиеся купить билеты
установка вебасто в москве цены
насос циркуляционный на систему гвс magna3 25-80 danfoss

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
(27.02.2017)