Автоматизация технологического проектирования РЭС. Королев А.П - 33 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

материалов показали, что в них изменяются, по сравнению с обычными
материалами, такие фундаментальные характеристики, как удельная тепло-
емкость, модуль упругости, коэффициент диффузии, магнитные свойства и
др. Следовательно, можно говорить о наноструктурном состоянии твердых
тел, принципиально отличном от обычного кристаллического или аморф-
ного. Анализ теоретических и экспериментальных исследований позволил
сделать вывод об особом УД состоянии твердых тел, отличном от традици-
онных и аморфных материалов, и дать определение этого понятия на осно-
ве физической природы. В этом случае к нано- или УД материалам относят
среды или материалы, которые характеризуются настолько малым разме-
ром морфологических элементов, что он соизмерим с одной или несколь-
кими фундаментальными физическими величинами этого вещества (изме-
нение периодов кристаллической решетки и др.).
По мере того как размер зерен или частиц становится все меньше и
меньше, все большая доля атомов оказывается на границах или свободных
поверхностях. Так, при размере структурных единиц 6 нм и толщине по-
верхностного слоя в один атом, почти половина атомов будет находиться
на поверхности. Так как доля поверхностных атомов в УД материалах со-
ставляет десятки процентов, ярко проявляются все особенности поверхно-
стных состояний, и разделение свойств на «объемные» и «поверхностные»
приобретает, в какой-то мере, условный характер. Развитая поверхность
оказывает влияние как на решеточную, так и на электронную подсистемы.
Появляются аномалии поведения электронов, квазичастиц (фононов,
плазмонов, магнонов) и других элементарных возбуждений, которые вле-
кут за собой изменения физических свойств УД систем, по сравнению с
массивными материалами.
Поведение УД материалов часто определяется процессами на границе
частиц или зерен. Например, нанокерамика может деформироваться пла-
стически достаточно заметно за счет скольжения по границам. Эта «сверх-
пластичная» деформация находится в сильном противоречии с хрупким
поведением, ассоциирующимся с обычной керамикой. Из-за большого ко-
личества границ и, как следствие, этого большого количества коротких
диффузионных расстояний, нанометаллы и керамики используют как твер-
дофазный связующий агент для соединения вместе других (иногда разно-
родных) крупнозернистых материалов. Есть сведения, что некоторые кера-
мики обладают исключительно низкой теплопроводностью. Это позволяет
использовать их в качестве теплозащитных покрытий.
Уменьшение размера зерна металла с 10 микрон до 10 нанометров да-
ет повышение прочности примерно в 30 раз. Добавление нанопорошков к
обычным порошкам при прессовании последних приводит к уменьшению
температуры прессования, повышению прочности изделий. При диффузи-
онной сварке использование между свариваемыми деталями тонкой про-
слойки нанопорошков соответствующего состава позволяет сваривать раз-
нородные материалы, в том числе некоторые трудносвариваемые сплавы
металла с керамикой, а также снижать температуру диффузионной сварки.
Использование коллоидов можно считать одним из первых примене-
ний наноматериалов. Аналогичным образом достаточно давно применяют-
ся такие вещества, содержащие ультрадисперсные частицы, как аэрозоли,
красящие пигменты, окрашивающие стеклоколлоидные частицы металлов.
В последние годы вошло в обиход понятие нанотехнологии. Этим по-
нятием обозначают процессы получения нано- или ультрадисперсных ма-
териалов, а также технологические процессы получения приборов, уст-
ройств, конструкций с использованием наноматериалов.
2.1 ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ И СВОЙСТВА НАНОПОРОШ-
КОВ
Процессы, в результате которых происходит формирование нано- или
ультрадисперсных структур – это кристаллизация, рекристаллизация, фазо-
вые превращения, высокие механические нагрузки, интенсивная пластиче-
ская деформация, полная или частичная кристаллизация аморфных струк-
тур. Выбор метода получения наноматериалов определяется областью их
применения, желательным набором свойств конечного продукта. Характе-
ристики получаемого продукта – гранулометрический состав и форма час-
тиц, содержание примесей, величина удельной поверхности – могут коле-
баться в зависимости от способа получения в весьма широких пределах.
Так, в зависимости от условий получения, нанопорошки могут иметь
сферическую, гексагональную, хлопьевидную, игольчатую формы, аморф-

Страницы