4. Вплив розмірів наночастинок на їхні механічні властивості

Нанорозмірний ефект також чітко проявляється у механічних властивостях наносистем. У випадку пластичних металів перехід в нанокристалічний стан супроводжується збільшенням твердості у 46 разів, а для крихких матеріалів (нітридів, карбідів, боридів тощо)  у 23 рази порівняно зі звичайними полікристалічними зразками. Для опису залежності механічних деформацій _def від розміру зерен d користуються класичним співвідношенням Холла-Петча [6]

,

(1.20)

де K_HP і _def,0 – деякі константи. Вираз (1.20) є рівнянням прямої в координатах _def = ( ). Воно справедливе для нанокристалітів, розмір яких менший за критичний, який становить ≈ 50 нм. При d > 50 нм в багатьох випадках на залежностях властивість-розмір простежується характерний злом (рис. 1.6). Причиною немонотонної зміни твердості наносистем від розмірів наночастинок може бути зменшення можливостей деформації внаслідок відсутності дислокацій в нанокристалах або гальмуванням міжзернистого ковзання [7]. Ілюстрацією цього є залежность твердості наносистем H_V від розмірів наночастинок (рис. 1.6), побудовані на підставі адаптованого рівняння (1.20)

,

(1.21)

у якому

; при .

Рис. 1.6. Залежність твердості нанокристалітів Ni-P (1), Fe-Si-B (2), Fe-Cu-Si-B (3) Fe-Mo-Si-B (4), Se (5) та NiZr₂ (6) від їхнього розміру [7]