ВУЗ:
Составители:
Границы раздела зёрен изучаются разнообразными методами, среди которых методы
просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения, полевой ионной
микроскопии, атомно-силовой микроскопии, рентгенодифракционные методы.
Современным методом изучения дефектов твёрдых тел, включая нанокристаллические
материалы, является перспективный метод аннигиляции позитронов.
Условия формирования наноструктуры материала
Формирование наноструктуры в материале, изготавливаемом методами порошковой
технологии «снизу-вверх» (bottom-up), возможно только в случае применения
наноcтруктурных (ультрадисперсных) порошков как центров зародышеобразования
нанозёрен.
Компактные наноматериалы начали получать только с середины 80-х годов, а первые
широко известные работы по компактированию нанопорошков относятся к 1981–1986 гг.
Использовались подходы порошковой технологии – вакуумное прессование до высоких
давлений (порядка 10 ГПа) наночастиц, сконденсированных в той же установке. Без
дополнительного отжига удавалось получить прессовки из наночастиц металлов
плотностью до 97% и керамического оксида титана плотностью до 85%.
В большинстве случаев практический интерес представляет нанокерамика с
плотностью 98–100% от теоретической, которую возможно получить только путём
спекания. Однако, в этом случае возникает проблема подавления роста зёрен
(рекристаллизации). 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:
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−∝
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−
спп
n
c
cc
RT
Q
rddt
d
exp
1
)1(
1
ρ
ρρ
, ( 5)
где
ρ
с
– относительная плотность керамики, d – размер частицы спекаемого 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
(5) следует, что самая высокая скорость уплотнения происходит при наименьших
размерах пор.
Эта взаимосвязь имеет два практических значения. Во-первых, размер пор и размер
зёрен должен контролироваться в течение спекания, поскольку быстрое спекание
происходит, когда размеры пор малы. Во- вторых, скорость уплотнения определяется
текущим (мгновенным) размером пор, но не их начальным размером. Чтобы
поддерживать высокую скорость спекания на поздних стадиях, поры должны оставаться
малыми даже на этих поздних стадиях. Малый размер пор в течение всего процесса
спекания является также критичным для формирования окончательного размера зерна.
Таким образом, необходимым условием формирования наноструктуры при
спекании компактов НП является обеспечение высокой скорости уплотнения,
которую возможно достичь только при малых размерах пор на всех стадиях спекания. Это
означает, что в прессовке НП должно быть равномерное распределение пор малых
размеров.
Обычно такое распределение пор связано с высокой плотностью прессовки из не
агломерированных или слабо агломерированных порошков. Малые размеры пор и их
узкое распределение по размерам приводят к достижению высокой плотности вместе с
замедленным ростом зёрен, что демонстрировалось для многочисленных не
агломерированных порошков типа Al
2
O
3
, Y
2
O
3
, ZrO
2
и TiN.
9
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 19
- 20
- 21
- 22
- 23
- …
- следующая ›
- последняя »
