2.3. Особенности структуры наноструктурных металлов, полученных интенсивной пластической деформацией

Электронная микроскопия показывает, что основной особенностью строения нанометаллов является наличие произвольно разориентированных неравновесных границ зёрен. Для неотожжённых металлов и сплавов характерно наличие на зёрнах (вдоль их границ) контуров экстинкции, свидетельствующих о больших упругих напряжениях. Поскольку плотность дислокаций внутри зёрен заметно меньше, чем на границах раздела, то именно неравновесные границы раздела являются основным источником упругих напряжений. После отжига многие зёрна полностью очищаются от дислокаций, экстинкционные контуры исчезают и на границах раздела появляется полосчатый контраст, типичный для равновесного состояния. Последнее указывает, что произошла релаксация этих границ. Свидетельством наличия упругих напряжений в границах раздела являются экспериментально наблюдаемые локальные искажения решётки кристаллитов вблизи их границ. Исследование субмикрокристаллического Fe с помощью мессбауэровской спектроскопии показало, что экспериментальный спектр является суперпозицией спектров, соответствующих двум различным состояниям атомов железа. Одно из них (состояние атомов Fe в кристаллитах) совпадает с состоянием атомов железа в обычном крупнозернистом α-Fe. Вторая составляющая экспериментального спектра отражает особое состояние атомов железа в границах раздела, хотя кристаллическая структура зёрен и их границ была одинакова. Различие параметров сверхтонкой структуры мессбауэровских спектров субмикрокристаллического железа обусловлено более высокой динамической подвижностью атомов границ раздела. В процессе отжига субмикрокристаллических материалов наряду с релаксацией границ раздела происходит рост зёрен, причем резкое скачкообразное изменение свойств субмикрокристаллических металлов наблюдается после отжига в той же области температур, при которой начинается рост зерен.

III. Задание

1. Ознакомиться со cтруктурой, представленных нанообъектов, полученных разными методами.

2. Выполнить оценки размеров наночастиц, нанослоев покрытий (пленок), кристаллитов, пор.

3. Описать особенности строения нанообъектов.

4. Определить место представленных нанообъектов в классификациях наноматериалов.

5. Сделать выводы.

Контрольные вопросы

1. Дать определение наноматериалу и нанотехнологии.

2. Какие существуют системы классификации нанообъектов?

3. Определите понятие консолидированные наноматериалы.

4. Какова особенность структуры межзеренных границ наноматериалов?

5. Как изменяется доля поверхностных атомов при уменьшении размера частицы?

6. Приведите формулы, описывающие зависимости общей доли поверхностей раздела, долей межзеренных границ, а также тройных стыков от размеров кристаллитов.

Приложение.

Покрытие TiHfSiN на стали Р6М5, полученное методом вакуумно-дугового распыления.

Частицы компактированного ZrO2_для стоматологии, полученные методом золь-гель.

Частицы гидрооксида AlOOH, полученные методом золь-гель.

Частица гидрооксида AlOOH, полученнаяе методом золь-гель.

Частицы агломерата ZrO2Y2O3, полученные методом золь-гель (сделать просмотр при разных увеличениях0.

Микрофотографии пористых структур, полученных при выпаривании аэрозоля

Микроструктура меди полученной методом равноканального углового прессования

Схема демонстрирующая строение материала, полученного интенсивной пластической деформацией.

Особенности строения межзеренной границы в палладии, полученного методом вакуумного испарения-осаждения с последующим компактированием наночастиц и интенсивной пластической деформации в наковальне Бриджмена.