» » Общие сведения о получении ультрадисперных материалов
18.01.2016

Ультрадисперсные материалы представляют собой новый класс материалов, полученных методами заколки из расплава или газовой фазы, включающий нанокристаллические материалы; новые структурные модификации вещества с нанометровыми размерами — молекулярные кластеры и квазикристаллы; материалы со смешанной структурой, состоящей из аморфной и нанокристаллической или квазикристаллической фаз.
К нанокристаллическим материалам относят новый вид материалов с размерами кристаллитов менее 10—100 нм. Отличительная особенность нанокристаллических материалов состоит в том, что доля атомов, приходящихся ка границы зерен, соизмерима с общим числом атомов, в то время как в материалах с обычным и ультра мелким зерном она ничтожно мала (рис. 17.1). Кроме тою, затрудняется или подавляется действие дислокационных механизмов пластической деформации и наблюдается сильно неравновесное состояние границ зерен. Наночастица как структурная единица новых материалов является носителем необычных свойств, при этом микросвойства наноматериалов во многом определяют границы зерен.
Общие сведения о получении ультрадисперных материалов

Применение методов закалки из расплава или газовой фазы в сильно неравновесных условиях может приводить к формированию наряду с аморфным состоянием нанокристаллической, квазикристаллической и смешанной структуры.
Наноструктурные или нанофазные материалы могут быть классифицированы на следующие четыре категории в соответствии с их структурой и химическим составом: нанофазные порошки; наноструктурные пленки, включая однослойные, многослойные, композитные, а также градиентные по составу пленки; монолитные наноструктурные материалы; наноструктурные композиты.

Обычно к нанокристаллическим материалам относят металлы, сплавы, керамики или композиты, содержащие нанокристаллические, квазикристаллические и аморфные фазы.
Нанофазные материалы обладают многими уникальными свойствами, отличающимися от свойств полностью аморфных и микрокристаллических материалов, что обусловлено проявлением «квантового размерного эффекта». Они образуют новый класс материалов с особыми механическими, химическими, электрическими, магнитными, оптическими и другими свойствами.
Сюда следует отнести повышенную прочность и твердость, пониженный модуль упругости, повышенное электросопротивление, пониженную теплопроводность и появление сверхпластичности. Наноструктурные материалы перспективны как конструкционные и функциональные материалы — электрические, магнитные, сверхпроводниковые, каталитические.
Для того чтобы понять, какими уникальными свойствами обладают наноструктурные материалы, необходимо летально изучить взаимосвязи между технологией их получения, структурой и свойствами.
Компактированные из порошков нанофазные массивные материалы характеризуются следующими особенностями:
— Возможность преодоления традиционных ограничений фазовых равновесий и кинетики при синтезе и дальнейшей переработке обусловлена сочетанием высоких движущих сил, чистоты поверхностей раздела и малых расстояний диффузии,
— Пограничные области разупорядочения могут рассматриваться как области, составляющие значительный удельный объем компакта вследствие наличия большой доли атомов на границах.
— Нанометровый размер и большая величина отношения поверхности к объему нанофазных зерен обеспечивают уникальные физические и химические свойства.
— Широкий спектр материалов, включая металлы и сплавы, интерметаллические соединения, керамики и полупроводники, может быть получен в наноструктурном кристаллическом и квазикристаллическом состояниях.
— Обширные возможности для получения, смешения наночастиц различных типов, размеров, морфологии, а также получение защитных и износостойких покрытий обеспечивают значительный потенциал для синтеза новых многокомпонентных многофункциональных композиций с наноразмерными структурами.