Керамические наноматериалы
Строение наночастиц керамических материалов представлено моделью сферической частицы с зачатками кристаллической упаковки атомов внутри.
Структурная неоднородность - фундаментальное свойство наносостояния.
Наночастицы оксидов металлов содержат атомы кислорода и металла, но соотношение не стехиометрично. Это влияет на химические свойства поверхностного слоя и взаимодействие с окружением.
Для наночастиц не существует инертной окружающей среды. Поскольку агрегацию полностью исключить невозможно вводят ПАВ, создают защитный слой из молекул другого вещества.
Технические характеристики керамических материалов
прочность, МПа | К1с, МПа·м0,5 | Макс. Тэксп.. °С | |
Керамика на основе Стаб. ZrO2 | 1000 − 1200 1600 | 10 − 15 30 | |
Трансформационно-упрочненные ZrO2 | 800 − 1500 3000 | 8 − 15 20 | |
Констр. матер. армир. Дискр. Волокн. Si3 N4: | 700 − 800 1000 | 7 − 10 15 | 1000 1200 |
Констр. материалы, армир.непрер. волокн.: | 300 − 800 1000 | 15 − 20 30 | 1200 1400 |
Констр. материалы наоснове Si3 N4 и SiС: | 800 − 1000 1500 | 6 − 12 25 | 1200 1350 |
Комп.SiС.матер. для защитных покрытий | 400 − 600 1000 | 4 − 8 15 | 1300 1700 |
|
|
НАНОТЕХНОЛОГИЯ керамики
В цепочке операций «синтез нанопорошков – формование – спекание»
продукт – наноматериал очень чувствителен ко всем этапам ТП.
Превосходные механические характеристики наноструктурных материалов обусловлены малыми размерами зёрен и большой объёмной долей границ.
При спекании возникает проблема подавления роста зёрен (рекристаллизации), которую возможно замедлить при плотности прессовок (не менее 0,7) тогда спекание протекает при Tспек ≤0,5 Tпл Главным условием формирования наноструктуры при спекании является обеспечение высокой скорости уплотнения, которую возможно достичь только при малых размерах исходных пор в прессовке. Для получения наноструктурного материала необходимо предотвратить пластическую деформацию наночастиц инициирует рекристаллизацию в процессе прессования и рост зёрен при спекании.
ФУЛЛЕРИТ
Натуральные алмазы имеют твёрдость около 150 ГПа
Фуллерит твёрдость от 150 до 300 ГПа.
КОМПОЗИТЫ
Материал, состоящий из разнородных по геометрии и свойствам компонентов объединяющий преимущества каждого для достижения новых свойств. Компоненты образуют композицию своим объемным сочетанием.
Элементы КМ
Матрица -компонент непрерывный в объеме КМ
Включение - дискретно распределенный в объеме компонент
Межфазная граница – элемент структуры КМ, имеющий отличные структуру и свойства
|
|
Признаки КМ
Неоднородны в микро масштабе и однородны в макро масштабе;
Свойства КМ определяет каждый элемент;