химический каталог




Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства

Автор А.И.Гусев

а межзеренных границ в СМК-ма-териалах составляет, по разным оценкам, от 2 до 10 нм. Неравновесные границы зерен содержат большое количество дислокаций, а в стыках зерен существуют нескомпенсированные дисклинации. Плотность дислокаций в СМК-материалах, полученных интенсивной пластической деформацией, составляет около 3-1015 м-2, а дисклинации имеют мощность 1—2°. Заметим, что плотность дислокаций внутри зерен существенно меньше, чем на границах. Дислокации и дисклинации создают дальнодействую-Щие поля напряжений, концентрирующиеся вблизи границ зерен и тройных стыков, и являются причиной избыточной энергии этих границ. Например, для СМК-Cu со средним размером зерен

58

59

примерно 200 нм избыточная энергия межзеренных границ достигает 0,5 Джм"2. Отжиг СМК-материалов приводит к эволюции их микроструктуры, которую условно можно разделить на два этапа. На первом в результате отжига при температуре, составляющей примерно У3 температуры плавления, происходят релаксация напряжений, переход границ зерен из неравновесного в более равновесное состояние и незначительный рост зерен. Дальнейшее повышение температуры отжига или увеличение его длительности вызывают собирательную рекристаллизацию, т. е. укрупнение зерен.

Метод интенсивной пластической деформации применялся для получения СМК-структуры таких металлов, как Си [175— 177], Pd [178—181], Fe [182—184], Ni [175, 177, 185—187], Со [188], сплавов на основе алюминия [168], магния [189] и титана [190, 191]. Авторы [177] отметили различие микроструктуры металлов № и Си, полученных одинаковой по величине интенсивной пластической деформацией: в CMK-Ni размер большинства зерен был около 100 нм, тогда как в СМК-Cu — от 5 до 100 нм и зерна меди содержали больше дефектов (дислокаций, двойников), чем зерна CMK-Ni. Это означает, что в CMK-Ni перераспределение дислокаций в энергетически более выгодные конфигурации (например в ряды дислокаций) происходит уже в процессе интенсивной пластической деформации, а в СМК-Cu такое перераспределение даже не начинается. Результаты [177] показывают, что микроструктура данного материала, полученного интенсивной пластической деформацией, должна сильно различаться на разных стадиях деформации; кроме того, она весьма существенно зависит от вида деформации (давление, сдвиг или кручение) и ее параметров (температуры, величины, скорости и: продолжительности приложения деформации).

Действительно, для понимания структуры и свойств СМК-материалов весьма важен учет протекающих в них при нагреве и охлаждении фазовых и структурных превращений, прежде всего таких, как рекристаллизация, растворение и выделение второй фазы и т. д. Порог температурной стабильности СМК-структуры определяется состоянием межзеренных границ, которое в свою очередь зависит от условий ее получения. Заметное влияние на структуру СМК-материалов и их рекристаллизацию должны оказывать также состав сплава и тип кристаллической решетки, но эти вопросы в литературе почти не обсуждаются.

Интенсивная пластическая деформация применялась для получения СМК-структуры не только металлов, сплавов и интер-металлидов с достаточно высокой пластичностью, но и некоторых соединений с большой хрупкостью. Интересно, что после близкой по величине пластической деформации размер зерен в хрупких соединениях был меньше, чем в металлах. Так, в работах [192, 193] методом кручения под квазигидростатическим давлением из крупнодисперсного id ~ 2—5 мкм) порошка нестехио-метрического карбида титана TiCM2 впервые получили компактный нанокристаллический образец с размером зерен около 30— 40 нм.

Формирование деформационными методами субмикрокристаллической структуры сопровождается заметными изменениями физических свойств металлов, сплавов и соединений. Металлы с СМК-структурой являются удобными модельными объектами для экспериментального исследования межкристаллитных границ благодаря применимости к ним апробированных методов металлофизики и физики твердого тела [182, 183].

60

f

3. СВОЙСТВА ИЗОЛИРОВАННЫХ НАНОЧАСТИЦ И НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ

FW+F<*>uFJn+FV (3.1)

и при достаточно малых размерах частицы устойчивой будет фаза 2.

Поскольку поверхностная энергия является заметной величиной по сравнению с объемной, то из условия (3.1) следует, что для понижения полной энергии системы более выгодна такая деформация кристалла, при которой поверхностная энергия будет понижаться. Подобное понижение может быть реализовано изменением кристаллической структуры наночастицы по сравнению с массивным образцом. Поверхностная энергия минимальна для шготноупакованных структур, поэтому для нанокристаллических частиц наиболее предпочтительны гранецентри-рованная кубическая (ГЦК) или гексагональная плотноупако-ванная (ГПУ) структуры [7, 8], что и наблюдается экспериментально. Так, электронографическое исследование нанокристаллов ниобия, тантала, молибдена и вольфрама размером 5—10 нм показало [199], что они имеют ГЦК- или ГПУ-структуру, тогда как в обычном состоянии эти металлы имеют объемно центрированную куби

страница 23
< 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
вывески домов
подарочная карта озон где купить
воздухонагреватель канал экв-90-50-90
секундомеры в ярославле

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
(15.12.2017)