Методы компактирования и консолидации наноструктурных материалов и изделий. Хасанов О.Л - 23 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

23
1.2. Условия формирования наноструктуры материала
Формирование наноструктуры в материале, изготавливаемом мето-
дами порошковой технологии «снизу-вверх» (bottom-up), возможно
только в случае применения
наноcтруктурных (ультрадисперсных) по-
рошков как центров зародышеобразования нанозёрен.
Компактные наноматериалы начали получать только с середины 80-х
годов, а первые широко известные работы по компактированию нано-
порошков относятся к 1981–1986 гг. Использовались подходы порошко-
вой технологии – вакуумное прессование до высоких давлений (порядка
10 ГПа) наночастиц, сконденсированных в той же установке. Без допол-
нительного отжига удавалось получить прессовк
и из наночастиц метал-
лов плотностью до 97% и керамического оксида титана плотностью до
85% [14, 44–48].
В большинстве случаев практический интерес представляет наноке-
рамика с плотностью 98–100% от теоретической, которую возможно
получить только путём спекания. Однако, в этом случае возникает про-
блема
подавления роста зёрен (рекристаллизации) [46, 48]. В [4] утвер-
ждается, что ингибирование рекристаллизации возможно при высокой
плотности прессовок (не менее 0,7 от рентгеновской), когда процессы
спекания протекают достаточно быстро, и при относительно низкой
температуре
T≤ 0,5T
m
(T
m
– температура плавления).
Аналитическое условие спекания нанокристаллической керамики
приведено в [49]:
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−∝
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−
спп
n
c
cc
RT
Q
rddt
d
exp
1
)1(
1
ρ
ρρ
, (1.5)
где
ρ
с
– относительная плотность керамики, d – размер частицы спекае-
мого порошка,
n – константа, которая зависит от механизма спекания, r
п
– радиус поры, Q – энергия активации спекания, R – газовая постоянная,
T
сп
– абсолютная температура спекания. Из (1.5) следует, что самая вы-
сокая скорость уплотнения
происходит при наименьших размерах пор.
Эта взаимосвязь имеет два практических значения. Во-первых, раз-
мер пор и размер зёрен должен контролироваться в течение спекания,
поскольку быстрое спекание происходит, когда размеры пор малы. Во-
вторых, скорость уплотнения определяется текущим (мгновенным) раз-
мером пор, но не их начальным размером. Чтобы поддерживать высо-
кую скорость спек
ания на поздних стадиях, поры должны оставаться
малыми даже на этих поздних стадиях. Малый размер пор в течение

Страницы