химический каталог




Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства

Автор А.И.Гусев

й ячейки). Размеры кристал лита варьировались изменением числа N. При расчете атомных смещений предполагалось, что все атомы внешнего слоя кристаллитов смещены из позиций идеальной решетки случайным образом и величина смещений меняется от 0 до 0,5ft (b = a/V2 — вектор Бюргерса).

Расчеты [477, 478] показали, что атомные смещения на поверхности кристаллитов приводят только к снижению интенсивности дифракционных отражений, но не влияют на их форму, ширину и положение. Уменьшение размера кристаллитов вызывает заметное уширение дифракционных отражений. Влияние дальнодействующего поля упругих напряжений на параметры дифракционного отражения моделировалось изменением линейной плотности дислокаций р границ раздела. Увеличение плотности дислокаций от 0 до 0,1 и 1,0 нм"' привело к ушире-нию отражения и его смещению в область больших углов 0. При р = 0,1 нм"' размерный эффект уширения становится преобладающим, когда размер кристаллитов меньше, чем 30 периодов элементарной ячейки (d < 30а). В случае более крупных кристаллитов основной вклад в уширение дифракционных отражений дают упругие искажения решетки кристаллита, обусловленные дислокациями границ раздела. Из этого следует, что влияние упругих напряжений границ раздела на микроструктуру нанокристаллических материалов понижается при уменьшении размера кристаллитов.

5. ВЛИЯНИЕ РАЗМЕРА ЗЕРЕН И ГРАНИЦ РАЗДЕЛА НА СВОЙСТВА КОМПАКТНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ

Для теоретического осмысления экспериментальных результатов, полученных на компактных наноматериалах, нужно уметь разделять поверхностные (связанные с границами раздела) и объемные (связанные с размером частиц) эффекты. Эта задача далека от полного решения, так как в настоящее время изучение компактных наноматериалов находится на этапе накопления экспериментальных результатов. По этой причине уровень теоретического понимания строения и свойств компактных нанокристаллических материалов заметно ниже по сравнению с изолированными наночастицами. Анализу свойств компактных наноматериалов в зависимости от размера зерен и состояния межзеренных границ посвящен обзор [15].

5.1. АНОМАЛИИ МЕХАНИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ

Среди необычных свойств нанокристаллических материалов в первую очередь нужно отметить высокую твердость. Твердость характеризует сопротивление материала упругой и пластической деформации при вдавливании и в значительной мере определяется пределом текучести оу Размер зерен оказывает заметное влияние на него; этот эффект хорошо изучен на металлах, сплавах и керамике с размером зерен d более 1 мкм. Согласно закону Холла—Петча [481, 482],

o-y=O-0+V"'«

(5.1)

где О"0— внутреннее напряжение, препятствующее движению дислокаций; ку— постоянная. При температуре 77Т„, < 0,4—0,5 (Ти— температура плавления) твердость Hv (микротвердость по

133

Виккерсу) связана с пределом текучести ау эмпирическим соотношением//,/^» 3 [483]. Отсюда следует размерная зависимость

(5.2)

твердости

Hy^Hn+kd-"2,

где Н0и к — постоянные.

Если деформация осуществляется диффузионным скольжением, то, согласно [484], при небольшой температуре 77Т„, скорость деформации равна

г=ВсПЮ/квТ<Р.

(5.3)

Здесь В — коэффициент пропорциональности; а — приложенное напряжение; Q. — атомный объем; 5 — толщина границы зерна; D — коэффициент зернограничной диффузии.

Из уравнений (5.1)—(5.3) следует, что уменьшение размера зерен должно приводить к заметному изменению механических свойств. В частности, уравнения (5.1), (5.2) предсказывают упрочнение материала при уменьшении d. Вместе с тем из (5.3) следует, что при нанометровом размере зерен диффузионное скольжение приобретает важную роль даже при комнатной температуре, заметно увеличивая скорость деформации. Таким образом, влияние размера зерен на прочностные свойства нанокристаллического материала неоднозначно и зависит от соотношения между изменениями предела текучести и скорости деформации. Кроме этого нужно учитывать возможное увеличение коэффициента зернограничной диффузии D при уменьшении размера зерен.

При 300 К микротвердость нанокристаллических материалов в 2—7 раз выше, чем Hv крупнозернистых материалов.

Литературные данные по размерной зависимости микротвердости нанокристаллических материалов достаточно противоречивы. Впервые влияние размера зерен на микротвердость нанокристаллических металлов (меди и палладия) было исследовано в [485]. Размер зерен Си и Pd изменяли с помощью отжига. Установлено, что уменьшение зерен крупнозернистой меди от 25 Ю3 до 5103 нм сопровождается ростом микротвердости. Микротвердость нанокристаллической меди п-Си (d ~ 16 нм) была примерно в 2,5 раза больше, чем меди с размером зерна 5Т03 нм, однако при уменьшении зерен п-Си от 16 до 8 нм Hv понижалась почти на 25 %. Понижение Hv наблюдалось и при уменьшении зерен n-Pd от 13 до 7 нм. Снижение микротвердости п-Си и n-Pd было объяснено [485] существенно более высокой (по сравнению с крупнозернистыми металлами) скоростью деформации Е.

Снижение Hv нанокристаллических сплавов Ni—Р, TiAlNb, TiAl. NbAl3 при уменьшении

страница 47
< 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
обучение по ремонту холодильного оборудования на рефах
817933-B21
взять плазмы в аренду
валентин стрыкало 2017 нижний новгород

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
(20.09.2017)