Содержание
- 2. Введение К середине ХХ века казалось, что наука о материалах в основном сформировалась. Квантовая физика объяснила
- 3. Физика конденсированного состояния, базируясь на квантовой механике , статистической физике и термодинамике, описала поведение макросистем, состоящих
- 4. Показано, что только измельчение размера зерен позволяет одновременно повысить как прочность, так и вязкость металлов и
- 5. 1959 год. Нобелевский лауреат Ричард Фейнман указал на возможность создания наноразмерных материалов, деталей и устройств совершенно
- 6. 1985 год. Нобелевские лауреаты Роберт Керл, Хэрольд Крото и Ричард Смолли впервые исследовали свойства фуллеренов-молекул, состоящие
- 7. 1981 год. Американский ученый Герберт Глейтер впервые указал на возможность создания объемных нанокристаллических материалов с размерами
- 8. 1.1. Классификация материалов по размеру структурных элементов Атомы и молекулы Крупно- и мелкокристаллические материалы (размер зерен
- 9. Группы нано- и ультрамелкозернистых (УМЗ) материалов Материалы в виде изолированных наноразмерных частиц (тонких трубок, волокон и
- 10. 1.2. Примеры нано- и УМЗ материалов Наноматериалы в виде изолированных наноразмерных частиц , а также агрегатов
- 11. 2. Материалы, в которых наноструктура ограничивается тонким поверхностным слоем массивного материала. Повышают коррозионную стойкость, твердость и
- 12. 3. Массивные (объемные ) наноструктурные и УМЗ материалы. Используют как конструкционные материалы с уникальными прочностными свойствами
- 13. 1.3. Физико-химические особенности свойств наноматериалов Основными причинами уникальных свойств наноматериалов являются: высокая доля поверхностных атомов в
- 14. 1.3.1. Высокая доля поверхностных атомов в наночастицах Атомы в поверхностном слое имеют меньшее число ближайших соседей,
- 15. 1. Атомы поверхности имеют низкую энергию связи. С повышением температуры это приводит к более быстрому повышению
- 16. 3. Наночастицы обладают избыточной энергией и, потому, характеризуются высокой химической активностью. Частицы размером ~ 1 нм
- 17. 1.3.2. Малый размер и высокая протяженность границ зерен в поликристаллических наноматериалах Границы зерен - сильно искаженные
- 18. 2. В металлах основными носителями тепловой энергии и электрического заряда являются свободные электроны. В наноструктурных металлах
- 19. 1.4. Механические свойства объемных наноструктурных и УМЗ материалов 1.4.1 Высокая прочность УМЗ и наноструктурных материалов Хорошо
- 20. Однако с уменьшением размера зерен ниже 1 мкм, как правило, резко падает пластичность (рис. 1.9 и
- 21. 1.4.2 Повышение вязкости УМЗ и наноструктурных материалов Рис. 1.12. Ударная вязкость стали 10 в зависимости от
- 22. Зернограничное скольжение или проскальзывание - особый (недислокационный) механизм пластической деформации, реализующийся в мелкозернистых материалах при высоких
- 23. 1.15. Зависимость относительного удлинения в режиме сверхпластичности от исходного размера зерна Крупно- и микрокристаллические УМЗ Рис
- 24. Тема 2. Методы получения изолированных наночастиц и нанопленок В практике нанотехнологического производства возможна реализация двух подходов
- 25. 2.1. Атомно-молекулярная сборка с помощью сканирующей зондовой микроскопии Рис. 2.4. Изображение поверхности монокристаллического кремния, полученное с
- 26. Рис. 2.5. Внешний вид СТМ СТМ может применяться для создания искусственных наноструктур с помощью захвата атомов
- 27. Рис. 2.8 Схема получения нанопорошка методом термического испарения и конденсации материала из паровой фазы Этим методом
- 28. Химические методы основаны на использовании тех или иных фазовых превращений, происходящих в жидкости или паре. Эти
- 29. Механические методы состоят в механическом измельчении исходного сырья и характеризуются переработкой исходного материала практически без изменения
- 30. «Пленочные» технологии можно условно разделить на две группы: технологии PVD, основанные на физических процессах осаждения из
- 31. Молекулярно-лучевая эпитаксия (Molecular Beam Epitaxy) Под эпитаксией понимают ориентированный рост одного монокристалла на поверхности другого (подложки),
- 32. 3.1 Методы порошковой металлургии Основными стадиями технологии являются следующие процессы: формирование исходной шихты (нанопорошка) ; формование
- 33. Примеры: Твердые сплавы инcтрументального назначения (WC-Co, WC, TiC-Fe, TiC-Ni-Mo), существенно превосходящие аналогичные крупнокристаллические материалы по твердости
- 34. 3.2 Контролируемая кристаллизация из аморфного состояния Этот метод включает две стадии: - получение аморфной структуры быстрой
- 35. Технология охлаждения расплава спинингованием применяется для получения ферромагнитных сплавов на базе систем Fe-Cu-Si-B. Спинингование используется также
- 36. 3.3 Методы интенсивной пластической деформацией (ИПД) Эта группа методов получения наноструктурных материалов основана на проведении пластической
- 37. Кручение под давлением В ходе реализации данной схемы после нескольких оборотов структура материала измельчается (до 10…200
- 38. РКУП-Конформ Всесторонняя ковка Такая схема деформации позволяет сохранить форму и размеры заготовки, обеспечив ее интенсивную горячую
- 39. 3. Наиболее радикальным способом измельчения зеренной структуры до субмикронных размеров являются методы интенсивной пластической деформации (ИПД).
- 40. 3.4. Примеры использования наноструктурных материалов, полученных методами ИПД
- 43. Использование наноструктурных титановых сплавов в медицине в качестве имплантатов Получение наноструктурных (УМЗ) титановых сплавов обеспечивает:
- 44. Тема 4. Традиционные методы измельчения зеренной структуры сталей Конечная структура стали формируется в результате превращения аустенита
- 45. Горячая деформация Термическая обработка Охлаждение на воздухе Ас3 В таком технологическом процессе конечная структура стали формируется
- 46. Легирующие элементы, растворенные в аустените, тормозят рост аустенитных зерен. Тормозящий эффект от растворенных атомов пропорционален разности
- 47. В контролируемом термомеханическом процессе аустенит образуется при нагреве до более высоких температур (порядка 1100-1250оС ). Затем
- 48. Tnr – температура, ниже которой статическая рекристаллизация в междеформационных паузах не происходит Рис. 4.4. Схема контролируемой
- 49. 2. Черновая прокатка осуществляется в области высоких температур (выше 1000оС) , где в ходе деформации может
- 50. 3. Чистовую прокатку проводят ниже температуры Tnr, т.е в интервале температур, где рекристаллизация аустенита в междеформационных
- 51. Рис. 4.7. Ферритные зерна с размером 3-5 мкм, формирующиеся при относительно медленном охлаждении после контролируемой прокатки
- 52. New Routes for Fabricating Ultrafine-Grained Microstructures in Bulky Steels without Very-High Strains. Tsuji. , Advanced Engineering
- 53. В этом случае превращение развивается в основном за счет зарождения новых зерен феррита (на границах и
- 54. Закалка Отжиг,600 С Рис. 5.3. Размер зерен феррита (1-2мкм) не изменяется с ростом температуры отжига Отжиг,400
- 55. Мартенсит малоуглеродистых сталей имеет сложную морфологию. Мартенситные пакеты состоят из блоков, а блоки образуются набором мартенситных
- 56. Рис. 5.6. Ферритные зерна с d=100-200 нм и карбидные нановключения В процессе отжига происходит распад мартенсита
- 57. 5.3. Получение УМЗ структуры двухфазных феррито-мартенситных сталей (Dual phase steels) Автомобильная промышленности требует стали с хорошей
- 58. Один из возможных способов дальнейшего повышения прочности ДФМС – перевод этих сталей в УМЗ состояние. Рис.
- 59. Позднее было показано, что УМЗ структуру ДФМС можно получить без использования ИПД:, а именно, теплой прокаткой
- 60. 5.4. Получение УМЗ структур в метастабильных аустенитных нержавеющих сталях Нержавеющие стали - сплавы на основе железа,
- 61. Предел текучести указанных сталей повышают за счет легирования (твердорастворное упрочнение), путем пластической деформацией (дислокационное упрочнение) и
- 62. Измельчение зеренной структуры аустенита обеспечило резкое повышение предала текучести при сохранении высокой пластичности аустенитной стали (рис.
- 64. Скачать презентацию