Наноматериалдарды алу әдістері

Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

Тақырыбы: Наноматериалдарды алу әдістері
Мазмұны
Кіріспе
Наноматериалдарды алу әдістері
Негізгі бөлім
Аморфты күйден нанокриасталды күйге өту
Механикалық легірлеу әдісі
ТКБН әдісі
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер

НАНОҚҰРЫЛЫМДЫ МАТЕРИАЛДАРДЫ АЛУ ӘДІСТЕРІ

Наноқұрылымды материалдар қазіргі уақытта өнеркәсіптің барлық салаларында (электротехника, металлургия, материалтану, космостық техника, медицина, ақпараттық технологияда, т.б.) қолдануда тиімді және жаңа өнім болып саналады. Бұл материалдарды қолдану ерекшелігі басқа материалдарға, металдар мен қорытпаларға қарағанда әлеуметтік-экономикалық тұрғыдан маңызды болып келеді. Бірақ, наноқұрылымды материалдарды, соның ішінде көлемді, массивті наноматериалдарды алу әдістері мен тәсілдері, тиімділіктері осы уақытқа дейін көптеген елдерде толыққанды зерттелген жоқ.
Қазіргі таңда көлемді наноқұрылымды материалдарды алудың үш түрлі жолы бар: аморфты материалдардың кристалдануының бақылануы, ультрадисперсті ұнтақтардың жинақталуы және қарапайым өлшемді микротүйіршікті материалдардың интенсивті илемді деформациясы. Бірінші жол бойынша материалдың аморфты күйден - микро және нанокристалды күйге өтуі аморфты ұнтақтарды күйежентектеу, сондай-ақ астықтай және жылы нығыздау процесінде жүреді. Аморфты материалдың ішінде пайда болатын кристалдардың өлшемі процесс температурасымен реттеледі. Бұл әдіс әртүрлі белгідегі материалдар үшін (магнитті, ыстыққа төзімді, тұтқырлыққа төзімді, жемірілуге төзімді, т.б.), әртүрлі негіздер үшін (темір, никель, кобальт, алюминий) маңызды болып саналады. Бұл әдістің бір кемшілігі - мұнда микрокрситалдыға қарағанда, наноқұрылымды күйді алу ықтималдығы төмен. Екіші жол, түрлі жолмен кешенді түрде әдістерді жинақтаумен байланысты. Бірінші нанокластер - бөлшектердің түзілуі үшін буландыру және атомдар конденсациясы әдісі қолданылады, яғни инертті газ, әдетте гелий атмосферасында айналмалы цилиндрдің салқын бетіне шөгіндіріледі (1-сурет). Булану және конденсация кезінде өте жоғары температурамен балқытуда әдетте, кіші өлшемді бөлшектер түзіледі. Шөгілген конденсат арнайы қыстырмамен цилиндр бетінен алынып, коллекторға жиналады. Инертті газдың таралуынан кейін вакуумда алдын ала (шамамен 1 ГПа қысыммен) және соңғы (10ГПа қысымға дейін) наноұнтақты престейді. Нәтижесінде диаметрі 5...15 мм, қалыңдығы 0,2...0,3 мм, тығыздығы 70 - 95% үлгі аламыз. Мұнда қалыңдығы сәйкес материалдың теориялық қалыңдығымен сай келеді (нанометалдар үшін 95%-ға дейін және нанокерамикалар үшін 85%-ға дейін). Бұл әдіспен алынған кешенді наноматериалдар буландыру және конденсациялау шартына байланысты кристалдардан тұрады, олардың орташа өлшемі бірден ондаған нанометрге дейін. Бұл жерде тығыз, 100 %-ға жуық теориялық тығыз наноматериалдардан ұнтақ алу өте күрделі мәселе екендігін және осы кезге дейін шешілмегенін ескеруіміз қажет. Нанокристалды ұнтақтар нашар нығыздалған сайын, дәстүрлі статикалық нығыздау әдістері нәтиже бермейді.

1-сурет. Көлемді наноматериалдарды алудың буландыру, конденсация және кешендеу әдістері

1-айналмалы цилиндр, сұйық азотпен салқындатылған;
2-қырғыш; 3-инертті газ (әдетте -Не); 4-буландырғыш;
5-қақпақ; 6-реттегіш прес-форма; 7-жылжымалы тетік;
8-сүмбі; 9-гильза; 10-жоғары қысымдағы гақты кешендеу торабы; 11-алдын ала кешендеу торабы.

Келесі әдіс, механикалық ұсату және механикалық легірлеу әдісімен алынған ұнтақтарды кешендеумен байланысты. Бірақ, мұнда да алынған наноұнтақтарды кешендеу мен көлемді наноқұрылымды үлгілерді дайындаудың және жоғары қалыңдықтағы дайындама алудың мәселелері бар. Кешенді материалдарды төмен кеуектілікпен алу үшін ыстықтай нығыздау әдісі қолданылады, яғни нығыздау күйежентектелумен жүреді. Бұл жағдайда, нығыздау қысымы салқын нығыздаумен салыстырғанда оншақты есеге төмендейді. Ыстықтай нығыздау температурасы күйежентектелген материалдардың табиғатына байланысты, негізгі компоненттің балқу температурасынен шамамен 50 - 90% шекте болады. Бірақ температураның жоғарылауы, микротүйіршіктің жылдам өсуіне және наноқұрылымды күйден шығуына алып келеді. Ал наноұнтақтар консолидациясы төменгі температурада, жоғарғы қысым шартында да қалғынды кеуектілікке әкеледі. Сонымен қатар, тағы да бір мәселе, ұнтақтарды дайындау кезінде үлгілердің ластануы және де әсіресе геометриялық өлшемдерінің жоғарылауы. Осыған орай наноқұрылымды материалдарды интенсивті илемді деформация (ИИД) әдісімен алу, ИИД яғни жоғарғы қысым шартында үлкен деформациямен алу қызығушылық тудырады. ИИД әдісінің негізіне металл және қорытпалардағы микроқұрылымдарды үлкен деформация есебінен наноөлшемге дейін күшті ұсату жатады. Бұл әдістерді жасау кезінде көлемді наноматериалдарды алу үшін бірнеше талаптар қойылады. Біріншіден, ультра ұсақ түйіршікті құрылым алу маңызды, яғни бұл жағдайда материалдың қасиеті сапалы түрде өзгереді. Екіншіден, наноқұрылым жасау, яғни үлгінің барлық көлемі бойынша бірдей болу керек, бұл материалдың алынған қасиетін тұрақтандыру үшін. Үшіншіден, ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.