Автоматизация технологического проектирования РЭС. Королев А.П - 36 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Проблема, связанная с агрегированием наночастиц, возникает при их
компактировании. Например, при компактировании агрегированного по-
рошка путем спекания, для достижения определенной плотности материала
требуются температуры тем выше, чем более крупные объединения нано-
частиц имеются в порошке.
В этой связи при разработке методов получения нанопорошков про-
должаются поиски мер для исключения или уменьшения степени образова-
ния объединений наночастиц. Так, в методах получения нанопорошков пу-
тем конденсации из паровой фазы оказалось целесообразным точное регу-
лирование температуры образования наночастиц. В химических методах
оказывается эффективным исключение воды из некоторых стадий синтеза
для уменьшения степени агломерирования. Используются также методы
уменьшения контакта между частицами путем их покрытия (капсулирова-
ния) [3], которое затем, перед компактированием, удаляется.
Тем не менее агрегирование и агломерирование наночастиц осложняет
получение компактных материалов. Требуются большие механические
усилия или повышение температуры (при спекании), чтобы преодолеть
силы агломерирования.
2.2 ОБЪЕМНЫЕ НАНОСТРУКТУРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
В настоящее время существуют три направления получения объемных
наноструктурных материалов: контролируемая кристаллизация аморфных
материалов, компактирование ультрадисперсных порошков и интенсивная
пластическая деформация материалов с обычным размером зерна.
В первом варианте переход материала из аморфного в микро- и нанок-
ристаллическое состояние происходит в процессах спекания аморфных
порошков, а также при горячем или теплом прессовании или экструзии.
Размер кристаллов, возникающих внутри аморфного материала, регулиру-
ется температурой процесса. Метод перспективен для материалов самого
различного назначения (магнитных, жаропрочных, износостойких, корро-
зионностойких и т.д.) и на самых разных основах (железо, никель, кобальт,
алюминий). Недостаток метода состоит в том, что получение нанокристал-
лического состояния здесь менее вероятно, чем микрокристаллического.
Второе направление, связанное с компактированием ультрадисперсного
порошка, развивается по нескольким вариантам. В первом случае исполь-
зуется метод испарения и конденсации атомов для образования нанокла-
стеров – частиц, осаждаемых на холодную поверхность вращающегося ци-
линдра в атмосфере разреженного инертного газа, обычно гелия. При испа-
рении и конденсации металлы с более высокой температурой плавления
образуют обычно частицы меньшего размера. Осажденный конденсат спе-
циальным скребком снимается с поверхности цилиндра и собирается в кол-
лектор. После откачки инертного газа в вакууме проводится предваритель-
ное (под давлением примерно 1 ГПа) и окончательное (под давлением до 10
ГПа) прессование нанопорошка. В результате получают образцы диамет-
ром 5...15 мм и толщиной 0,2...0,3 мм с плотностью 70...95 % от теоретиче-
ской плотности соответствующего материала (до 95 % для нанометаллов и
до 85 % для нанокерамики [3]). Полученные этим способом компактные
наноматериалы, в зависимости от условий испарения и конденсации, со-
стоят из кристаллов (зерен) со средним размером от единиц до десятков
нанометров. Следует подчеркнуть, что создание из порошков плотных,
близких к 100 % теоретической плотности наноматериалов – проблема
весьма сложная и до сих пор не решенная, поскольку нанокристаллические
порошки плохо прессуются и традиционные методы статического прессо-
вания не дают результатов.
Другой способ связан с компактированием порошков, полученных
способами механического измельчения и механического легирования. Од-
нако здесь также имеются проблемы компактирования получаемых нано-
порошков и изготовления объемных наноструктурных образцов и загото-
вок с высокой плотностью.
Для получения компактных материалов с малой пористостью приме-
няют метод горячего прессования, когда прессование происходит одновре-
менно со спеканием. В данном случае давление прессования снижается в
десятки раз по сравнению с холодным прессованием. Температура горячего
прессования в зависимости от природы спекаемого материала находится в
пределах 50...90 % от температуры плавления основного компонента. Од-
нако повышение температуры компактирования приводит к быстрому рос-
ту зерен и выходу из наноструктурного состояния, а консолидация нанопо-

Страницы