Нанотехнологии в металлургии
жүктеу/скачать 0.95 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Получение порошковых наночастиц
| Рисунок 2.10 - Схематическая зависимость прочности материалов от концентрации атомарных дефектов
Одностороннее повышение предела текучести и прочности обычно приводит к охрупчиванию материала, т.е. к снижению Kic, или деформации до разрушения. Поэтому основная задача материаловедения - обеспечение одновременно высоких характеристик прочности и трещиностойкости. Наноструктурные материалы могут обеспечить оптимальное сочетание этих свойств, причем положительный эффект достигается не благодаря дорогостоящим легирующим элементам, а только путем изменения структуры. Это улучшает многие технико-экономические показатели изделия одновременно. Действительно, рост допускаемых во время эксплуатации напряжений od при предельной нагрузке Ртах позволяет уменьшить сечение элементов конструкции S - PmaJ od , а следовательно, и ее массогабаритные характеристики, что очень важно в космонавтике, авиации, автомобильном транспорте. Помимо сокращения расхода материалов, это позволяет увеличивать полезную нагрузку и экономить топливо на транспорте, строить более высокие здания, мосты с более длинными пролетами и т. п. Одно только уменьшение размеров зерна в технических металлах и сплавах с обычных единиц-десятков микрометров до десятков нанометров должно увеличить их прочность на порядок (с учетом действия закона Холла-Петча в этой области размеров). Реально легко достигается упрочнение в 5-6 раз. При этом, как правило, растет хрупкость и уменьшается термическая стабильность, что требует принятия специальных мер. Однако только уменьшение размеров зерен не может повышать прочность до бесконечности, и в области d < 30- 50 нм происходят заметные отклонения от закона Холла-Петча. Они обусловлены возрастающим влиянием границ и тройных стыков зерен. В нанотехнологии разработаны и используются другие приемы, обеспечивающие сочетание прочностных и других служебных свойств на уровне, не доступном традиционным материалам. В частности, легирование и создание сплавов имеет свои особенности в наноструктурной области. Так, нерастворимые друг в друге элементы могут смешиваться в области границ зерен, где структура разрыхлена и допускает сосуществование чужеродных атомов. Получение порошковых наночастиц Выбор метода получения наноматериалов определяется областью их применения, желательным набором свойств конечного продукта. Характеристики получаемого продукта - гранулометрический состав и форма частиц, содержание примесей, величина удельной поверхности - могут колебаться в весьма широких пределах. Так, в зависимости от условий получения нанопорошки могут иметь сферическую, гексагональную, хлопьевидную, игольчатую формы. Методы получения ультрадисперсных материалов разделяют на химические, физические и механические. Разделение на химические и физические методы весьма условно. Гак, химические реакции играют большую роль, например, при испарении в среде реакционных газов. В то же время многие химические методы основаны на физических явлениях (низкотемпературная плазма, лазерное излучение и др.). Химические методы, как правило, более универсальны и более производительны, но управление размерами, составом и формой частиц легче осуществляется при использовании физических методов, особенно конденсационных. В таблице 2.4 приведены некоторые из физико-химических методов получения ультрадисперсных порошков. жүктеу/скачать 0.95 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|