Наноструктурное регулирование реакционной способности и антифрикционных свойств поверхности алюминия и стали

• Автор: Быстров, Дмитрий Сергеевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 182 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Методы наноструктурного регулирования реакционной способности поверхности металлов и их свойства

1.1. Методы синтеза и модифицирования поверхности наноструктурированных металлов

1.1.1. Физические методы получения наноструктурированных металлических материалов

1.1.2. Химические и физикохимические подходы к получению наноструктурированных металлических материалов

1.1.3. Физические и химические методы создания нанопленок и покрытий

1.2 Антифрикционные, водоотталкивающие и защитные свойства металлов

1.3. Проблема регулирования и стабилизации свойств поверхности металлов

2. Объекты и методы исследований

2.1. Исходные материалы, реактивы и методики

2.2. Физические и химикофизические методы, использованные
в работе
3. Влияние наноструктурного модифицирования поверхности алюминия на структуру и свойства материала
3.1. Исследование поглощения паров воды порошками на основе алюминия
3.2. Временные зависимости величины адсорбции воды при длительном воздействии на образцы насыщенных паров Н
3.3. Изучение реакционной способности образцов на основе алюминия в процессе высокотемпературного окисления
3.4. Влияние наноструктурированных добавок металлов на антифрикционные свойства индустриального масла
4. Влияние наноструктурного модифицирования поверхности стали на структуру и свойства материала
4.1. Зависимость защитных свойств поверхности от гидрофобности и эффект пассивации стали под бислойной триамон алкамоновой нанопленкой
4.2. Применение разработанных методик наноструктурной пассивации поверхности неблагородных металлов и других результатов работы
Выводы
Список использованной литературы


Испарение металла может происходить из тигля, или же металл поступает в зону нагрева и испарения в виде проволоки, впрыскиваемого металлического порошка или в струе жидкости. Может использоваться также распыление металла пучком ионов аргона. Испарение и конденсация могут происходить в вакууме, в неподвижном инертном газе, в потоке газа, в том числе в струе плазмы. Одна из первых установок для получения высокодисперсных металлических порошков методом испарения и конденсации была разработана в г. Она известна как левитационноструйный генератор рис. Рис. В этом генераторе испарение происходит с поверхности жидкой металлической капли в ламинарном потоке инертного газа. Капля бесконтактно удерживается в зоне нагрева неоднородным высокочастотным электромагнитным полем. Аэрозоль испарнного металла поступает в охлаждающее устройство, затем в фильтр, улавливающий частицы, которые собираются в контейнере. Увеличение скорости газового потока уменьшает средний размер частиц и сужает распределение частиц по размеру. Расход металла в капле пополняется непрерывной подачей проволоки в зону нагрева 6, 7. Конденсационный метод был использован в установке Глейтера рис. Конденсируемые на поверхности охлаждаемого вращающегося цилиндра наночастицы снимаются специальным скребком и собираются в прессформе 2 предварительного прессования давление до 1 ГПа, а затем в специальной прессформе 1 проводится компактирование при более высоких до 3 5 ГПа давлениях. Рис. Схема установки Глейтера 1узел компактирования при высоком давлении 2узел предварительного прессования 3испаритель 4вращающийся коллектор, охлаждаемый жидким азотом 5скребок 5, 7. Реализовано множество схем с соосными потоками расплава и распыляющей среды, направленными под углом друг к другу, с центробежным распылением вращающимися головками и электродами рис. В качестве диспергирующих сред применяют малоактивные или инертные газы азот, аргон и др. Рис. Этими методами обычно получают порошки металлов и сплавов с размерами частиц 0 нм. Другая часто используемая техника испарениеконденсация материала рис. Рис. Интенсивный нагрев и испарение могут обеспечиваться плазменной струей, лазерным пучком, электрической дугой, электрическим взрывом проводника. Охлаждение и конденсация пара с образованием наночастиц могут происходить в вакууме, среде инертного газа, а также на твердой или жидкой подложке 1. Чаще всего этот метод используют для получения нанопорошков, соединений металлов оксидов, нитридов и др. Конденсационные методы, обеспечивают изготовление ультрадисперсных порошков с размером частиц до нескольких нанометров, но длительность процесса получения таких объектов и соответственно стоимость довольно велика. На поверхность порошка можно нанести тонкие полимерные пленки, предотвращающие агломерацию 5. Методом испарения и конденсации можно получать высокодиспсрсныс частицы не только металлов и соединений, но также сплавов. Высокоразвитая поверхность изолированных нанокристаллических частиц крайне увеличивает их реакционную способность и, в свою очередь, сильно затрудняет их изучение . Общими достоинствами перечисленных физических методов являются высокая производительность, широкий диапазон материалов, которые мо1уг быть диспергированы, недостатками загрязненность продукта особенно кислородом, большой разброс размеров получаемых частиц, необходимость специального дорогостоящего часто уникального оборудования 1 и дополнительных операций для защиты и стабилизации поверхности порошков. Высокоэнергетическое измельчение. Механосинтез. Получение частиц твердого тела с нанометровыми размерами и предотвращение слипания этих частиц является довольно сложной задачей. Уменьшение размера частиц сопровождаются увеличением общей свободной энергии системы. Если пойти по пути измельчения диспергирования твердого тела, то, в общем случае, затрачиваемая работа зависит от когезионных характеристик и особенностей структуры измельчаемого тела, поверхностной межфазной энергии и требуемой степени измельчения. Введение в систему поверхностно активных веществ ПАВ диспергаторов, понизителей твердости снижает энергозатраты при диспергировании и повышает дисперсность измельченной фазы.