Удар Нанотехнологии на Науке Материалов - Доработанных Свойствах Твердых Тел и Nanocomposites Nanocrystalline

Покрытые Темы

Предпосылка

Причины для Интереса в Твердых Телах Nanocrystalline

Структура

Свойства

Nanocomposites

Предпосылка

Новые методы для того чтобы создать материалы nanophase приводили к в развитии нового класса материалов, которые имеют appreciable часть их атомов пребывая в окружающей среде дефекта. На пример, материал nanophase с средним размером зерна 5nm имеет около 50% из атомов внутри первые 2 близко ближних плоскости границы между зернами в которой показаны значительно смещения от нормальных положений решетки. Основная мысль произвести новое disordered твердое тело которое содержит высокую плотность сердечников дефекта 50% которых или больше из атомов пребывают в сердечнике дефектов.

Знаны, что будет расположение атомов сформированное в сердечнике интерфейса расположением минимальной энергии в поле потенциала 2 смежных кристаллических решеток с различным кристаллографическим направлением с обеих сторон сердечника границы. Вследствие различной ориентации, смежная кристаллическая решетка 2 соответствует бедно. Плохой соответствовать приводит к в атомной плотности более низко чем то в совершенном кристалле. Найдены, что уменьшена плотность сердечника границы 15 - 40% по отношению к плотности совершенной решетки. Такие условия на границах не найдены в стеклах или совершенных кристаллах.

Причины для Интереса в Твердых Телах Nanocrystalline

·         Показанное атомное строение в различной форме от того из кристаллических твердых тел (заказа долгосрочного) и стекловидных (материалов кракторейсового заказа) с таким же химическим составом.

·         Они позволяют сплавлять обычно immiscible компонентов как сплавы Fe-Ag, даже если Fe и Ag immiscible в твердом теле и жидких видах

·         Возможно произвести твердые тела с романными свойствами

·         Они показывают значительное повышение твердой растворимости над обычными системами сплава

·         Возможно произвести новые высокопрочные стали при помощи участка рассеивания как карбид в размере nanoscale

·         Несколько обычных затруднений столкнутых в изготовлении керамической матрицы отнесли к аггломерации частицы и инфильтрат можно отжать при помощи nanopowders

·         Высокого уменьшения в плотности 30-40% можно достигнуть которое замечательно.

·         Получена увеличенная поверхностная зона из-за малого размера nanocrystal.

·         Покрытия с nanoparticles произвели бы романную поверхность с анти--износом, anti-corrosive, противостатическо и противобактериологическо.

·         Было бы возможно начать быструю и дальше пристрелть средство доставки снадобья.

Структура

Твердые тела nanocrystalline состоят из малых кристаллов отделенных границами между зернами. Главным образом характеристика очень high-density сердечника границы между зернами в твердых телах nanocrystalline (60-70%) в металлах и 80% в керамике, сравненной к обычным материалам. Атомное строение сердечника границы между зернами усредняет сердечники около 1019 границы в cc как предложено изучениями на Fe (6 nm) и Cu (10 nm). Выдвинутое Измерение Тонкой Структуры Поглощения Рентгеновских Лучей (EXAFS) предлагало что амплитуда FT первой меди nanocrystalline раковины уменьшена количеством соответствующим к объемной доле компонентов границы между зернами присутствующих в меди. Основано на факте что если материал nanocrystalline состоит из приказанного поликристаллического компонента и компонента границы между зернами сформированных смещением атомов от их идеально мест, то решетки, результаты колебания компонентные только от кристаллического компонента потому что материалы с широким дистанционированием не показали бы никакое колебание. Следовательно, ожидано, что показывают материалы nanocrystalline уменьшенное колебание по сравнению с обычным материалом пропорциональным к части атомов расположенных в сердечниках границы из-за смещения атомов от мест решетки и помехи interatomic дистанционирования в пределах сердечников границы. Хотя никакие неопровержимые данные, они кажутся что большие части атомов материала nanocrystalline смещены от места решетки. Высокая плотность дефектов в nanomaterials увеличивает их влияние на макроскопических свойствах. Несмотря На замечательные прогресс и наличие положения инструментов искусства как nanoscope, AFM, СТЕРЖЕНЬ и EMS sub разрешения нанометра мы как раз в начале к понимать существенные особенности структур материалов nanophase.

Свойства

Из-за разницы в атомном строении твердых тел и кристаллов nanocrystalline, структурные зависимые свойства твердых тел nanocrystalline показывают значительное отступление. Некоторые из факторов влияя на свойства являются следующими:

·         Пористость: Пористость в материалах и керамике nanophase малые сравненная к размеру зерна материала Пористость может быть уменьшена соотвествующим процессом консолидации

·         Уменшение в размере зерна понижает дуктильн-хрупкую температуру перехода (DBTT) и поэтому материалы nanocrystalline должны показать более низкое DBTT чем их двойники грубого зерна. Уменшение в размере зерна от 10 O, nanocomposite поскакало от MPa 350 к MPa 1500 путем разметывать 5 vol% nano SiC (p) в кристаллических зернах матрицы.

Улучшения принесенные около в механически свойства nanocomposites показаны в Таблице 1.

Таблица 1.

(MPa m1/2

(MPa)

23

2334

34

Nanocomposites

Поле nanocomposites приобретает много момент по мере того как исследователя стремятся увеличить составные свойства путем использование подкреплений nanoscale вместо смесей заполненных particulate. Этот размер nanograin играет основную роль в влиять на свои механически свойства. Уменьшение в размере зерна 80 до 200 результатов nm в увеличении твердости от 1600 - 1950 (Vickers) в карбидах WC 10% C цементированных. Прочность медных одиночных кристаллов MPa 82 который поднимает к MPa 290 на размере зерна 11 nm. Медь с размером зерна 27 nm имела растяжимую дуктильность 30% даже если прочность на растяжение была как высока как Mpa 202. На завальцовке, была получена медь с размером зерна 20 nm, extensibility 500%.

Несмотря На будучи деланным значительный прогресс, знание механически свойств твердых тел nanocomposite в положении младенчества, одной из причин невозможностью получить большой и дефект - свободные образцы. Централь к всем вникание микроскопического механизма деформации и трещиноватости в твердых телах nanocomposite. Там намного больше необходимо для того чтобы понять деятельность при вывихивания в твердых телах nanocrystalline. Правоподобно что для более длиннего конца вывихивания размера зерна nanoscale (50 до 100 nm) деятельность преобладает для температур испытания чем 0,5 Tm. По Мере Того Как размер зерна уменьшает, деятельность при вывихивания также уменьшает. Кажется, что будет отсутсвие вывихивания на размерах зерна под 50 nm. Это кажется, что будет новым явлением, которое контролирует деформационное поведение как сползать границы между зернами. Это большая потребность исследовать механизм деформации в твердых телах nanocrystalline и очень немногая из его понято.

Для того чтобы заключить, наше знание отношения между микроструктурой и механически свойствами все еще в элементарном этапе по мере того как для этого нужно более в дальнейшем быть начатым для того чтобы получить точное вникание. Никакие опубликованные сведения доступные продемонстрировать реакцию твердых тел nanocrystalline к экологическому воздействию. С увеличенной поверхностной областью, высокая плотность, высокая плотность дефектов на интерфазе, поведение корозии nanomaterials исследовать стоимости. В недавних летах, покрытия частиц nanoxide прикладной и превосходные коррозионностойкие свойства были зарегистрированы. Экспириментально доказательство на поведении корозии nanomaterials было бы необходимо для оценивать применение этих сплавов.

Основной автор: Др. Zaki Ahmad

Источник: Отдел Машиностроения, Король Fahd Университет Петролеума & Минералов

Date Added: Aug 24, 2006 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 09:50

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit