Разработка и исследование процессов консолидации нанопорошков вольфрама, никеля и железа

• Автор: Евстратов, Евгений Викторович
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 134 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Методы получения и свойства объемных наиокрнсталлических

материалов.

1.1. Методы получения объемных наиокрнсталлических материалов.

1.2. Методы получения и свойства нанопорошков.

1.2.1. Методы получения нанопорошков.

1.2.2. Свойства нанопорошков.

1.3. Особенности консолидации ианопорошков.

1.4. Спекание ианопорошков.

1.5. Выбор направлений и методов исследований.

Глава 2. Материалы и экспериментальные методы исследования.
2.1. Исходные материалы и синтез ианопорошков.
2.2. Прессование и спекание ианопорошков.
2.3. Спекание нанопорошков под давлением.
2.4. Методы исследования.
2.4.1. Определение удельной поверхности.
2.4.2. Методы анализа фазового и элементного состава.
2.4.3. Электронная микроскопия.
2.4.4. Определение плотности и пористости образцов.
2.4.5. Методы термического анализа.
2.4.6. Определение механических свойств. Глава 3. Разработка и исследование процессов синтеза и консолидации
ианопорошков вольфрама и вольфрамовых сплавов Vi.
3.1. Разработка и исследование процессов синтеза ианопорошков вольфрама.
3.2. Разработка и исследование процессов синтеза нанопорошков вольфрамовых сплавов V мас. МРеСо.
3.3. Разработка и исследование процессов консолидации ианопорошков вольфрамовых сплавов V мас. РеСо.
Глава 4. Спекание без давления объемных прессовок из металлических
ианопорошков.
4.1. Рост перешейка при спекании сферических частиц.
4.1.1. Объемная диффузия от поверхности.
4.1.2. Поверхностная диффузия от поверхности.
4.1.3. Зернограничная диффузия от границы раздела.
4.1.4. Объемная диффузия от границы раздела.
4.1.5. Перенос вещества через газовую фазу.
4.2. Влияние исходного размера частиц и размера перешейка на его рост
при спекании сферических частиц.
4.2.1. Учет исходного размера частиц.
4.3. Рост перешейка при спекании проволок.
4.3.1. Объемная диффузия от поверхности.
4.3.2. Поверхностная диффузия от поверхности.
4.3.3. Зернсчраничная диффузия от границы раздела.
4.3.4. Объемная диффузия от границы раздела.
4.3.5. Перенос вещества через газовую фазу. Глава 5. Консолидация длинномерных заготовок на основе нанонорошков никеля и
железа.
5.1. Разработка и исследование процессов синтеза нанонорошков никеля.
5.2. Спекание под давленном длинномерных заготовок из металлических нанонорошков никеля и исследование их свойств.
5.3. Консолидация длинномерных заготовок из нанонорошков никеля и
железа методом газовой экструзии.
5.4. Исследование структуры и свойств компактов из никелевых
нанонорошков.
5.5. Термическая стабильность нанокристашшческого железа.
Выводы
Литература


Большое количество порошков используется в сварочной технике, для нанесения покрытий и для восстановления изношенных частей машин и механизмов. Среди указанных проблем значительное место занимают формование деталей и штамповка, которые производят при различных термомеханических режимах в условиях холодной, неполной холодной, горячей и неполной горячей деформаций с последующей термической обработкой для придания деталям тех или иных служебных характеристик. Впервые значение малоразмерных объектов для создания материалов по принципу «снизу вверх» было обозначено Р. Фейнманом в г. Внизу полно места: приглашение войти в новый мир физики" [9J. Термин "нанотехнология" впервые был использован японским ученым Н. Танигучи в г. В г. Г. Гляйтер упомянул о возможности создания материалов с размерами зерен менее 0 нм, которые должны будут обладать уникальными свойствами [, , ]. Нанотехнология - это технология работы с отдельными атомами и молекулами для построения сложных атомных структур. Порошковая металлургия нанокристалли-ческих материалов-технология работы с порошками, средний размер частиц которых менее 0 нм. Эффекты квантования, вызываемые просгранственными ограничениями, приводят к тому, что электронные состояния наночастиц значительно отличаются от электронных состояний объемных материалов. Электронная структура определяет электропроводность, оптическое поглощение, химическую реакционную способность и другие свойства []. Нанотехнология является приоритетным направлением развития современного материаловедения. Объектами нанотехнологии служат дисперсные материалы (частицы, стержни, трубки), пленки и объемные материалы. Верхний предел размеров этих объектов условен и составляет около 0 нм, а нижний предел равен размеру атомов или молекул. В последние годы проведены значительные исследования порошковых нанокри-сталлнческих материалов, представляющих собой макроскопические ансамбли частиц, размер которых менее 0 нм. Характеристики порошковых i шло кр истаял и чес ких материалов определяются как свойствами самих малых частиц, так и особенностями их взаимодействия. Разнообразие уникальных свойств нанопорошков и материалов на их основе обуславливает различные области их применения. В связи с этим разработка методов получения нанопорошков и материалов на их основе является актуальной задачей, имеющей не только научный, но и практический интерес. Нанокристаллические материалы получают в основном методами порошковой металлургии, кристаллизацией из аморфного состояния и интенсивной пластической деформацией. Особенности структуры наиокристалличе-ских материалов (размер зерен, значительная доля границ раздела и их состояние, пористость и другие дефекты структуры) определяются методами их получения и оказывают существенное влияние на их свойства. С уменьшением размера зерна повышается прочность с сохранением пластичности, проявляется эффект низкотемпературной и высокоскоростной свср. В настоящее время становится возможным формировать наноструктуры, которые позволяют существенно улучшить свойства материалов (в несколько раз. Это, в свою очередь, позволяет создавать принципиально новые устройства, конструкции и приборы с такими эксплуатационными параметрами, которые недостижимы при использовании традиционных материалов. Например, повышение конструкционной прочности и износостойкости материалов при сохранении достаточной пластичности позволит: увеличить надежность и долговечность инструмента, деталей, машин и конструкций, уменьшить расход металла на изготовление машин и конструкций, увеличить полезную грузоподъемность различных видов транспорта, увеличить скорость движения машин, уменьшить расход топлива и загрязнение окружающей среды. Создание наиоматериалов с повышенными физико-механическими свойствами имеет существенное значение при создании ряда новых изделий космической и медицинской техники. Титановые наноматериалы и никелид титана являются весьма перспективными для применения в медицине вследствие их полной биосовмес-гимости с живой тканью человеческого организма [I].