Нанокристаллические материал

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. [c.51]

Композиты, у которых один или несколько структурных параметров (кристаллическое зерно, химическая неоднородность по объему, толщина слоя в многослойных покрытиях, диаметр волокна) имеют размер не превышающий 100 нм относят к наноструктурным материалам. Достоинство нанокристаллического материала заключается в том, что он обнаруживает уникальные упругие, прочностные, пластические, магнитные, электрические, трибологические и другие свойства. [c.169]

Рис. 4.1. Двумерная модель атомной структуры нанокристаллического материала, рассчитанная с применением потенциала Морзе [14] о — атомы кристаллитов — атомы границ раздела, смещенные относительно узлов идеальной кристаллической решетки более чем на 10 % все атомы химически идентичны.

В таких материалах от 2 до 50% объема приходится на межзеренные или межфазные границы. Поэтому нанокристаллический материал может быть разделен на два структурных компонента кристаллический, который включает в себя атомы, расположенные внутри кристаллитов, и межкристаллитный, образуемый из всех атомов, рас- [c.40]

Атомная структура границ не простая и зависит от многих параметров в первую очередь, от ориентации двух соседних кристаллов. Поскольку кристаллиты, формирующие нанокристаллический материал, ориентированы случайно, то таких границ, имеющих различное строение, может быть 10 в 1 м Таким образом, межкристаллитный компонент представляет собой огромную сумму различных- положений атомов в пространстве, задаваемых различно ориентированными зернами. Хаотичное расположение атомов в границе - характерная черта нанокристаллических материалов (рис. 1.22). [c.41]

Большая удельная поверхность нанокристаллических порошков создает трудности при их переработке в компактный материал. Порошки трудно собирать и транспортировать к месту переработки. Для предупреждения их окисления предлагается, в частности, окружать каждую частицу защитной пленкой, которая должна разрушаться и удаляться без остатка при нагреве порошков или прессовок при спекании. Нанокристаллические порошки плохо прессуются. В компактном материале остаточная пористость достигает 10 % (об.), у металлических нанокристаллических материалов ее удается сократить до 3 % (об.), в керамических [c.83]

К сожалению, нанокристаллическая структура- металлических сплавов неустойчива, и даже при комнатной температуре может происходить рост зерна, и материал теряет нанокристаллические свойства. Стабилизация наноструктуры - одна из актуальнейших задач. [c.42]

Уже в первых работах, вьгаолненных Гляйтером с сотрудниками [1, 106], был установлен ряд особенностей структуры нано-кристаллических материалов, полученных газовой конденсацией атомных кластеров с последующим их компактированием. Это прежде всего пониженная плотность полученных нанокристаллов и присутствие специфической зернограничной фазы , обнаруженное по появлению дополнительных пиков при мессбауэровских исследованиях. На основании проведенных экспериментов, включая компьютерное моделирование, была предложена структурная модель нанокристаллического материала, состоящего из атомов одного сорта (рис. 2.1) [1, 107]. В согласии с этой моделью такой нанокристалл состоит из двух структурных компонент зерен-кристаллитов (атомы представлены светлыми кружками) и зернограничных областей (черные кружки). Атомная структура всех кристаллитов совершенна и определяется только их кристаллографической ориентацией. В то же время зернограничные области, где соединяются соседние кристаллиты, характеризуются пониженной атомной плотностью и измененными межатомными расстояниями. [c.60]

Условия эксплуатации изделий из наноматериалов в инструментальной промышленности, а также в разнообразных областях общего и специального машиностроения предполагают в большинстве случаев (за исключением ударных и знакопеременных нагрузок) схему сжимающих напряжений, т. е. снижение пластических характеристик здесь не так катастрофично. Ранее в табд. 3.9 были приведены данные, иллюстрирующие значительное повышение твердости для компактов и пленок с нанокристаллической структурой. В общем случае повышение твердости влечет за собой увеличение износостойкости режущего инструмента и узлов трения в антифрикционных и фрикционных изделиях. Высокими эксплуатационными свойствами обладает разработанный в Институте проблем материаловедения Академии наук УССР в 1970 — 1980-х гг. нанокристаллический материал гексанит на основе нитрида бора (А)с = 15 — 18 МПа м ), получаемый методом высоких давлений при высоких температурах и используемый для высокочистовой обработки резанием. Достижения и перспективы в области разработки новых сверхтвердых наноструктурных материалов на основе тугоплавких соединений рассматриваются в обзоре [9]. [c.153]

Плотность нанокристаллических материалов, полученных разными методами компактирования нанопорогпков [3-13], составляет от 70-80 % до 95-97 % теоретической плотности. В иростейгпем случае нанокристаллический материал, состоящий из атомов одного сорта, содержит два компонента, различающихся по структуре [14] упорядоченные зерна (кристаллиты) размером 5-20 нм и межкристаллитные границы гпириной до [c.130]

Рис. 4.5. Двумерная модель нанокристаллического материала с микроскопическими свободными объемами, обнаруженными методом аннигиляции позитронов [32] вакансия в границе раздела (время жизни позитрона ti) вакан-сионный агломерат (нанопора) в тройном стыке кристаллитов (тг) и большая пора (тз) на месте отсутствующего кристаллита.

Измерения температурной зависимости теплоемкости ком-пактированных образцов нанокристаллического никеля n -Ni со средним размером зерен gnpnMepno 70 нм [78] показали, что при Т 600 к n -Ni имеет более высокую теплоемкость в сравнении с крупнозернистым никелем. Но мнению [58, 78] повышенная теплоемкость n -Ni обусловлена вкладом зернограничной фазы, которая имеет пониженную температуру Дебая и повышенную (на 10-25 %) теплоемкость по сравнению с крупнозернистым материалом. Для объяснения аномалии низкотемпературной теплоемкости в [79] предложена модель компактного нанокристаллического материала, в котором все зерна имеют форму ромбоэдра и одинаковые размеры. Модельная ячейка включала 8 таких зерен (рис. 5.8). Нри моделировании размер зерна б , определяемый как диаметр сферической частицы с таким же числом атомов, принимали равным 1,1, 2,0 и 2,8 нм. Для описания межатомных взаимодействий использовали потенциал Ленарда- [c.163]

Осаждением на холодную или подогретую подложку получают пленки и покрытия нанокристаллического материала (не путать с монокристаллическими слоями нанотолщины). В этом случае наночастицы образуются непосредстаенно на поверхности подложки, и происходит рост компактного слоя нанокристаллического материала. Осаждение может происходить из паров, плазмы конкретных веществ или коллоидного раствора. [c.406]

Наиболее подробно изучены материалы третьего типа, важным представителем которых является сплав Finemet (сплав Fe — Si —В с небольшими добавками Nb и Си) — уникальный магнитомягкий материал, созданный японскими исследователями. На рие. 4.10, а, б приведены полученные с помощью высокоразрешающего ПЭМ изображения этого сплава в аморфном и нано-кристаллическом (после отжига) состоянии. Заметно, что в аморфном соетоянии (а) имеет место так называемый запутанный контраст, а в нанокристаллическом состоянии (б) появляется характерная для кристаллов полосчатая структура, что фиксируется также и по данным микродифракции (в). Стрелками обозначены границы зерен с аморфной структурой, которая также наблюдается и на отдельных участках нанокристаллического образца (см. рис. 4.10, б). [c.131]

Особый интерес представляет получение нанокристаллических материалов, обладающих, как установлено, высоким комплексом свойств, в том числе пластичностью. Это связано со следующими причинами. При ультрамелких зернах тройные стыки зерен могут рассматриваться как дисклинации [483]. Относительное количество таких стыков зависит от текстуры материала, а абсолютное количество — от размера зерна. По всей структуре стыки зерен являются паракристаллами, погруженными в среду со случайной упаковкой атомов (конгломератные структуры) (мезоуровень). На макроуровне мелкозернистая структура состоит из микрокристаллов, окруженных конгломератной структурой. [c.295]

Однако недостаточная эксплуатационная надежность керамики, обусловленная хрупкостью и сложностью формирования однородной бездефектной структуры материала, зачастую препятствует ее применению. Один из путей решения проблемы — получение керамических материалов с нанокристаллической структурой, поиск новых технологических решений и подходов к выбору исходных порошков. Перспективным в этом плане является применение нанопорошков, необычные свойства которых, связанные с наличием избыточной поверхностной энергии, могут быть эффективно использованы в технологических процессах. Применение таких порошков, благодаря возможности формирования мелкозернистой высокопрочной структуры, может обеспечить значительное повышение качества керамики. [c.292]

Нанокристаллические материалы только начинают использовать. Часто основанием применения материала становится какое-либо одно свойство. Так, керамические материалы, содержащие нанокристаллические частицы металла, используют для поглощения электромагнитного излучения в радиодиапазоне длин волн. Суспензии частип железа с размерами от 30 нм до 1 - 2 мкм в смазочном масле восстанавливают изношенные детали (не прерывая работы) двигателя. [c.86]

Среди свойств нанокристаллических материалов в первую очередь необходимо отметить необычайно высокую твердость. Твердость характеризует сопротивление материала пластической деформации при вдавливании в него более твердого тела, например, алмаза. При измерении твердости по методу Виккерса эффекты, связанные с различием упругих свойств материалов, практически исключаются, так как размер отпечатка измеряется после снятия напряжения, т.е. в отсутствие упругого нагружения. Экспериментально измеренные величины твердости подвержены влиянию таких побочных факторов, как неидеаль-ность поверхности материала, отклонение от перпендикулярности поверхности материала и оси индентора, неправильный выбор времени нагружения и массы нагрузки, а также наличие в материале пор и свободных объемов, однако в основном твер- [c.148]

Нанокристаллические материалы характеризуются не только малыми размерами и большеугловыми разориентировками соседних зерен, но и специфической дефектной структурой границ, необычной морфологией избыточных фаз, повышенным уровнем внутренних напряжений, кристаллографической текстурой и др. Так, в нанокристал-лическом армко-железе (технически чистое железо, 99,85%), полученном интенсивной пластической деформацией, происходит полное растворение цементита и образование пересыщенного твердого раствора углерода имеет место образование пересыщенных твердых растворов в нанокристаллических сплавах алюминия с исходными взаимно нерастворимыми фазами. Получаемые нанбкристаллические материалы метастабильны или неравновесны. Сам уровень метастабильности или неравновесности существенным образом зависит от метода получения материала. Все это в значительной степени определяет свойства нанокристаллических структур. [c.213]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...