Деформационно-индуцированные изменения структуры фуллерита C60/70 и графита при механоактивации и их влияние на формирование механокомпозитов медь-фуллерит и медь-графит

• Автор: Ларионова, Настасья Сергеевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 127 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Особенности механохимического синтеза материалов

1.1.1. Механическая активация и механохимическое сплавление. Возможности методов

1.1.2. Модельные представления о механизмах механохимических превращений

1.2. Влияние высокоэнергетической механической обработки на изменения структуры углеродных материалов

1.2.1. Аллотропия углерода

1.2.2. Механоактивация графита

1.2.3. Механоактивация фуллеритов

1.3. Механосплавление системы медь-углерод
Выводы к Главе
Глава 2. Материалы, методы подготовки и исследования образцов
2.1. Исходные материалы
2.2. Условия механической обработки
2.3. Методы исследований
2.3.1. Рентгеноструктурный анализ
2.3.2. Методы ИК-, КР- и УФ-спектроскопии
2.3.3. Растровая и просвечивающая электронная микроскопия
2.3.4. Термический анализ
2.3.5. Оптическая микроскопия
Глава 3. Деформационно-индуцированные изменения структуры углеродных материалов при механоактивации
3.1. Структурные изменения фуллерита С6о/7о
3.2. Исследования стабильности молекул фуллеренов Сбо и С70 при высокоэнергетической деформации С60/
3.3. Структурные изменения графита Cg
Выводы к Г лаве
Глава 4. Влияние формы углерода на формирование структуры механосинтезированных композитов Си-С
4.1. Влияние аллотропной формы углерода и ее количественного содержания на дисперсность и морфологию частиц механокомпозитов Си-Сбо/7о И Си-СЁ
4.2. Влияние формы углерода на изменение субструктуры меди в результате механосинтеза
4.3. Структурно-фазовые изменения механокомпозитов Си-Сбо/70 и Си-Сё при нагреве в различных атмосферах
4.3.1. Структурные изменения механокомпозитов Си-Сбо/70 и Си-Сё при нагреве в защитной атмосфере
4.3.2. Окисление механокомпозитов Си-Сй и Си-Сбо/70 при нагреве в кислородсодержащей атмосфере
4.4 Механизм протекания твердофазных реакций при механосплавлении
меди с фуллеритом и графитом
Выводы к Главе
Основные результаты и выводы
Список сокращений и условных обозначений
Список литературы
Введение
Актуальность
Исследованиям по получению наноструктурированных металлов конструкционного и функционального назначения и поиску способов повышения их физических и технологических свойств в настоящее время уделяется большое внимание. Перспективным направлением является получение металломатричных композиционных материалов, модифицированных углеродными
наноматериалами (фуллеренами, углеродными нанотрубками и др.), которые обладают уникальными физическими и механическими свойствами [1-4].
Благодаря высоким электро- и теплопроводности одним из наиболее широко применяемых в промышленности металлов является медь. Однако такие свойства, как низкая твердость, высокое сродство к кислороду, низкая электроэрозионная стойкость, не позволяют использовать ее в чистом виде. С целью улучшения прочностных характеристик меди рассматриваются
перспективы получения медь-углеродных композитов. Кроме того присутствие углерода может служить благоприятным фактором для восстановления окисленной поверхности меди или для защиты ее от окисления. Возможно
решение проблемы электрической эрозии меди. Такие материалы могут
использоваться для электрических контактов, теплоотводов для электронных компонентов (где необходимы материалы с небольшим коэффициентом термического расширения), для замены серебра в электрических цепях.
В равновесных условиях углерод практически не растворим в меди [5], поэтому для синтеза медь-углеродных композитов рассматриваются различные неравновесные методы получения - напыление пленок [6], электроконтактное спекание [7], пластическая деформация [8], механохимический синтез [9]. При этом в качестве углеродного материала используется как графит [8-9], так и фуллерит [6], углеродные нанотрубки [7], и наноалмазы [9]. Получение композиционных материалов методом механохимического синтеза имеет значительные преимущества по сравнению с другими методами. При

работах ими показано, что высокотемпературная аморфная фаза является графеноподобной (квазидвумерной) фазой [83-84].
20, dcg
Рис. 1.18. Изменения нейтронограмм аморфных фуллеритов после отжига при различных температурах. Т, С: 1 — 20, 2 — 600, 3 — 700,4 — 800, 5 — 1000,
6 —1500 [82]
Образование аморфной фазы при высокоэнергетическом шаровом размоле фуллеритов на воздухе и в атмосфере аргона (рис. 1.19) наблюдалось также в работах [85-89]. Однако результаты данных исследований нельзя строго сопоставлять между собой, поскольку в экспериментах использовались разные типы мельниц и, соответственно, разные условия обработки. В работе [85] показано, что с увеличением длительности размола уменьшается количество молекул Сбо в образце. На основании данных высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) авторами установлено, что это изменение имеет квазилинейную тенденцию (рис. 1.20), причем молекулы фуллеренов остаются стабильными до 30 минут механообработки.
Аморфная фаза, сформировавшаяся в результате полного разрушения молекул фуллеренов, имеет необычно низкую плотность [86]. Чтобы подчеркнуть отличие от графита, авторы называют ее «фулереноподобным» углеродом. Такой материал характеризуется высокой адсорбционной способностью водорода. Причем объем адсорбированного водорода линейно зависит от уменьшения плотности образца.