Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства

Скачать в djvu «Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства»


Следует также упомянуть о сверхпластичности керамических наноматериалов. Долгое время сверхпластичность была мечтой материаловедов, разрабатывающих процессы формирования и деформирования керамики. Сверхпластичность характеризуется исключительно большим относительным удлинением материала при растяжении [525]. Впервые это явление было продемонстрировано в 1934 году на примере удлинения сплава Sn—В более чем в 20 раз [526]. Сверхпластичность керамики впервые обнаружена в 1985 году на поликристаллическом тетрагональном оксиде Zr02, стабилизированном оксидом иттрия Y203 [527]. Позднее сверхпластичность наблюдали на двухфазной композиционной керамике Si^N^SiC [528], на других керамических материалах.


Сверхпластичность очень важна для получения изделий из керамических материалов формованием, твердофазным спеканием, горячим прессованием при достаточно низких температурах. Благодаря сверхпластичности достигается высокая точ-

ность размеров керамических изделий очень сложной формы, имеющих внутренние полости и поверхности с меняющейся кривизной.


Согласно [529], сверхпластичность керамики в наибольшей степени проявляется при размере зерен менее 1 мкм, причем размер зерен должен сохраняться неизменным при повышении температуры как можно дольше. Например, в нанокристаллическом компактированном оксиде магния лс-MgO размер зерен остается почти неизменным при отжиге вплоть до температуры 800—900 К [509]. В оксиде циркония Zr02 рост зерен при подъеме температуры подавляется небольшими добавками Y203. В двухфазной керамике на основе нитрида и карбида кремния рост зерен матричной фазы подавляется благодаря дисперсионному выделению зерен второй фазы. Факторами, повышающими пластичность керамики, являются также высокоугловая разориентировка границ зерен и наличие небольшого количества межзеренной аморфной фазы [530]. В нанокристаллическом состоянии некоторые керамические материалы (например ТЮ2 [531]) становятся пластически деформируемыми уже при комнатной температуре.


5.2. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА


В отличие от наночастиц, для которых достаточно подробно изучены поверхностные и размерные эффекты, наблюдаемые в фононном спектре и на теплоемкости (см. раздел 3.3), аналогичные исследования теплоемкости компактных нанокрис-таллических материалов ограничены несколькими работами. Теоретический анализ и экспериментальные калориметрические исследования показали, что в интервале температур 10 К < Т < 0D теплоемкость нанопорошков в 1,2—2 раза больше, чем у соответствующих массивных материалов. Повышенная теплоемкость нанопорошков обусловлена как собственно размерным эффектом, так и их чрезвычайно развитой поверхностью, вносящей дополнительный вклад в теплоемкость.

Скачать в djvu «Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства»