химический каталог




Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства

Автор А.И.Гусев

ернативой ей является пред- i ставление о неравновесных границах раздела, обладающих повышенной энергией из-за наличия дислокаций непосредственно в границах раздела и нескомпенсированных дисклинации в тройных стыках. Дальнодействующее поле напряжений неравновесных границ раздела характеризуется тензором деформации, компоненты которого внутри зерна пропорциональны г"2 (расстоянию до границы зерна). Следовательно, поле напряжений приводит к возникновению упругих искажений кристаллической решетки, величина которых максимальна вблизи границ раздела. Эта модель была предложена в [169, 174, 460—463] при изучении СМК-материалов, полученных различными методами интенсивной пластической деформации.

Электронная микроскопия показывает, что основная особенность структуры СМК-материалов состоит в наличии произвольно разориентированных неравновесных границ зерен. Для неотожженных СМК-металлов и сплавов характерно наличие на зернах (вдоль их границ) контуров экстинкции, свидетельствующих о больших упругих напряжениях [168, 169, 174, 175, 178— 180]. Поскольку плотность дислокаций внутри зерен заметно меньше, чем на границах раздела, то именно неравновесные границы служат основным источником упругих напряжений. После отжига многие зерна полностью очищаются от дислокаций, экс-тинкционные контуры исчезают и на границах раздела появляется полосчатый контраст, типичный для равновесного состояния. Последнее указывает, что произошла релаксация этих границ. Еще одним свидетельством наличия упругих напряжений в границах раздела являются экспериментально наблюдаемые локальные искажения решетки кристаллитов вблизи их границ [429]. Исследование CMK-Fe с помощью мессбауэровской спектроскопии показало [182], что экспериментальный спектр представляет собой суперпозицию двух спектров, соответствующим двум различным состояниям атомов железа. Одно из них (состояние атомов Fe в кристаллитах) совпадает с состоянием атомов железа в обычном крупнозернистом a-Fe. Вторая составляющая экспериментального спектра отражает особое состояние атомов железа в границах раздела, хотя кристаллическая структура зерен и их границ была одинакова. Согласно [169, 174], различие параметров сверхтонкой структуры мессбауэровских спектров CMK-Fe обусловлено более высокой динамической подвижностью атомов границ раздела.

О некотором сходстве микроструктуры нано- и субмикрокристаллических материалов, в частности о наличии в них свободных объемов одинакового типа, свидетельствуют результаты, полученные методом аннигиляции позитронов [453] (см. табл. 4.1).

Модель границ зерна [460—466], учитывающая наличие дислокаций и дисклинации, позволяет количественно оценить величину создаваемых напряжений и избыточной энергии границ раздела, а также изменение объема кристалла, обусловленное избыточной упругой энергией. По [461], среднеквадратическое

126

127

напряжение елы, возникающее в границе раздела, представляющей собой неупорядоченную сетку дислокаций и отнесенное к единице площади границы раздела, равно

Edisl = 0,23M(p/d)lg(/?/2/>)]"2= ОЛЩрММЬ)]"2- (4.2)

(4.3)

Обусловленная наружными дислокациями избыточная энергия, I приходящаяся на единицу площади границы раздела, равна

, = G*2plgW2*)/[4n(l-v)].

В выражениях (4.2), (4.3) b — вектор Бюргерса дислокаций; d — | размер зерна в нанокристалле; р и р,. = Зр/t/— линейная и объемная плотности дислокаций; R — размер зерна в обычном поликристалле; G — модуль сдвига; v — коэффициент Пуассона.

Большие внутренние напряжения приводят к изменению объема СМК-материала

Д K/V « 0,13fo2p„lg(/?/2fo).

(4.4)

Аналогичные уравнения для системы дисклинаций, образующейся на стыке нескольких зерен, получены в двумерной модели поликристалла с квадратными зернами [464]:

есЫ~0,1<П2>"2, (4.5)

Y«.*C. = G < ?22 > Лё2/[16я(1 - v)], (4.6)

где < ?22 > — среднеквадратическая мощность дисклинаций.

Согласно [467], дисклинаций имеют мощность 1—2°, откуда < Q2 > 1/2 = 0,03. Объемная плотность дислокаций р,. в СМК-ма-териалах составляет 3T0'3 м-2 [459]. С учетом этого численные оценки дают следующие величины: для СМК-А1 с размером зерен 100 нм Ус, а,,, = 0,3 Дж/м2 и усх, JLSCI = 0,06 Дж/м2. Увеличение объема, обусловленное наличием дислокаций, составило AV/V ~ 410-4. Поскольку изменение объема пропорционально упругой энергии и усх IIX] в 5 раз меньше усх dish то его увеличение, обусловленное наличием дисклинаций, будет примерно 0,8-10~*-Полное увеличение объема СМК-А1 составляет AV/V ~ 4,8-10"4-Это вдвое меньше экспериментальной величины AV/V - 9-Ю [468]. По-видимому, дополнительное увеличение объема связано с образованием вакансий в процессе деформации.

128

i

Для СМК меди с размером зерен d = 200 нм при р,. = 3-1015м2 и < ?22 > т ~ 0,03 оценка с помощью уравнений (4.2)—(4.6) дает ?О%| " 7,5-10"3, Е,,;^, = ЗТО3, полное внутреннее упругое напряжение е = (Ј2DISL + е2«)1/2= 8ТО-3, Yc,disl= 0,41 Дж/м2, ycx(lisd = 0,09 Дж/м2 и УЕХ = УСХХ1Ы + ycx.(IISD ~ 0,5 Дж/м2. Полученное значение Е неплохо согласуется с результатами о

страница 45
< 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
новые приключения колобка билеты на спектакль
офисные банкетки
каспийский груз в москве
как правильно оформить табличку часов приема

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
(21.10.2017)