химический каталог




Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства

Автор А.И.Гусев

на растяжение нанокристаллических металлов в 1,5—8 раз выше, чем крупнозернистых металлов [475, 494]. Согласно [475], основной причиной этого могут быть обусловленные малым размером зерен затруднения в образовании и движении дислокаций или же большие остаточные напряжения. В целом изменение прочностных свойств материалов при переходе в нанокристаллическое состояние требует углубленного изучения. В особенности это относится к многофазным нанокристаллическим сплавам, получаемым кристаллизацией аморфных сплавов [517].

Важной проблемой является демпфирование колебаний металлических материалов. Повышение демпфирующих свойств снижает вредное воздействие циклических нагрузок, вызывающих большинство аварий и поломок; уменьшает шумы, связанные с вибрацией механизмов, благодаря гашению вибрации способствует повышению точности измерительных приборов. Исследования амплитудной зависимости внутреннего трения в СМК-Cu показали [518—522], что чем меньше размер кристаллитов и чем более неравновесны границы зерен, тем выше фон , внутреннего трения и демпфирующие свойства материала. Так, в СМК-Cu со средним размером зерен около 200 нм, отожженной при 423 К, уровень фона в 3—5 раз выше, чем у крупнозернистых образцов, и в 2—3 раза выше, чем у серого чугуна (величина фона серого чугуна является условной границей высокого

143

демпфирования). Температура начала интенсивного роста внутреннего трения в СМК-Cu понижается примерно на 100 К по сравнению с крупнозернистой медью; кроме этого при 475 К появляется отчетливо выраженный максимум внутреннего трения. Это почти в 3 раза повышает внутреннее трение СМК-Cu в интервале температур от 240 до 475 К по сравнению с крупнозернистым образцом.

Эти особенности связаны с отмеченным в [169, 174] различием модулей упругости зерен и межзеренных границ. Различие модулей позволяет рассматривать СМК-материл как неоднородный для распространения упругих колебаний. Вследствие этого в СМК-материале происходит существенное рассеяние упругих колебаний, обусловливающее рост демпфирующих свойств. Заметим, что нанокристаллические и субмикрокристаллические материалы сочетают повышенные прочностные [168,474, 493] и демпфирующие [169, 174, 518—522] свойства; в обычных материалах при повышении демпфирующих свойств прочностные свойства снижаются. Обнаруженный на СМК-Cu эффект одновременного повышения демпфирующих и прочностных свойств подтвержден при исследовании нержавеющей стали [523, 524]. Оказалось, что в результате формирования в стали субмикрокристаллической структуры фон внутреннего трения и предел текучести выросли в 4 раза.

Следует также упомянуть о сверхпластичности керамических наноматериалов. Долгое время сверхпластичность была мечтой материаловедов, разрабатывающих процессы формирования и деформирования керамики. Сверхпластичность характеризуется исключительно большим относительным удлинением материала при растяжении [525]. Впервые это явление было продемонстрировано в 1934 году на примере удлинения сплава Sn—В более чем в 20 раз [526]. Сверхпластичность керамики впервые обнаружена в 1985 году на поликристаллическом тетрагональном оксиде Zr02, стабилизированном оксидом иттрия Y203 [527]. Позднее сверхпластичность наблюдали на двухфазной композиционной керамике Si^N^SiC [528], на других керамических материалах.

Сверхпластичность очень важна для получения изделий из керамических материалов формованием, твердофазным спеканием, горячим прессованием при достаточно низких температурах. Благодаря сверхпластичности достигается высокая точность размеров керамических изделий очень сложной формы, имеющих внутренние полости и поверхности с меняющейся кривизной.

Согласно [529], сверхпластичность керамики в наибольшей степени проявляется при размере зерен менее 1 мкм, причем размер зерен должен сохраняться неизменным при повышении температуры как можно дольше. Например, в нанокристаллическом компактированном оксиде магния /гс-MgO размер зерен остается почти неизменным при отжиге вплоть до температуры 800—900 К [509]. В оксиде циркония Zr02 рост зерен при подъеме температуры подавляется небольшими добавками Y203. В двухфазной керамике на основе нитрида и карбида кремния рост зерен матричной фазы подавляется благодаря дисперсионному выделению зерен второй фазы. Факторами, повышающими пластичность керамики, являются также высокоугловая разориентировка границ зерен и наличие небольшого количества межзеренной аморфной фазы [530]. В нанокристаллическом состоянии некоторые керамические материалы (например ТЮ2 [531]) становятся пластически деформируемыми уже при комнатной температуре.

5.2. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

В отличие от наночастиц, для которых достаточно подробно изучены поверхностные и размерные эффекты, наблюдаемые в фононном спектре и на теплоемкости (см. раздел 3.3), аналогичные исследования теплоемкости компактных нанокристаллических материалов ограничены несколькими работами. Теоретический анализ и экспериментальные калориметрические исследования показали, что в интервале

страница 51
< 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
стул изо хром
чугунная парковая скамейка ссср

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
(01.05.2017)