Стабильность зерен в наноматериалах

Особенности наноструктуры определяют то обстоятельство, что практически все нанокристаллические материалы по своей природе неравновесны. Это обусловлено, в основном, наличием избыточной свободной к поверхностной энергии, а также присутствием неравновесных фаз, сегрегаций, микропор и т.д.

Под воздействием нагрева, из-за протекания диффузионных процессов (в основном самодиффузии) зерна растут (т.е. увеличиваются в размерах), рис. 4.

Рис. 4. Кинетика роста нанозерен RuAl при отжиге порошков, полученных механохимическим синтезом, при температуре отжига:

873 К (1), 973 К (2), 1073 К (3), 1173 К (4), 1273 К (5)

Рост зерна сопровождается, как известно, снижением прочности наноматериала. Кинетика роста зерен нанокристаллической меди приведена на рис.5. Проблема сохранения наноструктуры при тепловой обработке наноматериалов является очень важной. Для ее решения используют ряд следующих методов.

Считается, что наличие нано- и микропор, пограничные сегрегации, двух- или многофазные наноструктуры, уменьшается поверхностной энергия на границах зерен, а образование пересыщенных твердых растворов и однородность распределения зерен по размерам – способствуют термической стабильности наноматериалов.

В целом проблема сохранения наноструктуры в настоящее время полностью не изучена. Возможно, одним из методов ее решения будет создание "функциональных" конструкционных, т.е. материалов, деформируемых и обрабатываемых при высоких температурах и приобретающих наноструктуру при последующем охлаждении.

Рис. 5. Кинетика роста зерен нанокристаллической меди, при температуре 298 К; пористость образцов 7 % (1), 4% (2), 3% (3)

.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: