Материалы и методы нанотехнологий : учебное пособие

глава 2. Получение компактных двумерных и трехмерных наноматериалов
индуктор
→
→
→
→
→
→
→
концентратор
поршень
порошок
форма
i
i
i
B
B
j
f
Рис. 2.1. Схема устройства для одноосного магнитно-импульсного 
прессования
Некоторые характеристики одноосного магнитно-импульсного 
пресса:
— амплитуда импульсной силы до 900 кН;
— длительность импульсной силы от 200 до 500 мкс;
— амплитуда магнитного поля индуктора до 15 Тл;
— диаметр прессовок из нанопорошков до 40 мм;
— высота прессовок меньше диаметра;
— степень вакуума до 1 Па.
Для получения длинномерных заготовок из нанопорошков в фор-
ме труб и стержней разработан специальный магнитно-импульсный 
пресс. В этом методе порошок помещается в трубчатую электропро-
водящую оболочку. Такая оболочка выполняет функцию радиально 
сходящегося цилиндрического пуансона. Используется принцип ради-
ального сжатия оболочки под действием давления магнитного поля, 
генерируемого протекающим вдоль трубы большим импульсным то-
ком. До начала прессования порошок укладывается в трубчатую по-
лость между медной трубой и стержнем из твердого материала, выпол-

---

75
2.1. Компактирование нанопорошков
няющего функцию формирования канала. После дегазации порошка 
внутри специального бокса осуществляется газоплотное 
in-situ
* капсу-
лирование пресс-формы с помощью прокладок. Это позволяет манипу-
лировать пресс-формой на воздухе, не опасаясь вторичного проникно-
вения в прессуемый порошок адсорбируемых газов. Подготовленная 
пресс-форма подключается к генератору импульсных токов с емкост-
ным накопителем энергии 
С
. В ходе прессования большой импульс-
ный ток протекает вдоль медной оболочки и возвращается к генера-
тору по асимметричной массивной внешней металлической трубе. 
Оболочка под действием импульсного магнитного поля индуктора де-
формируется и уменьшается в диаметре, уплотняя порошок. Характе-
ристики рассмотренного метода прессования следующие:
— амплитуда импульсного давления до 2 ГПа;
— длительность импульса давления от 10 до 50 мкс;
— диаметр прессовок из нанопорошков до 20 мм;
— длина прессовок до 250 мм;
— степень вакуума до 1 Па.
В литературе встречается еще одна схема магнитно-импульсного 
прессования, являющаяся обобщением схемы одноосного прессования 
и прессования в электропроводящей оболочке используемая для прес-
сования микропорошков. Устройство состоит из индуктора — солено-
ида, укрепленного на стойке и имеющего несколько витков обмотки. 
Индуктор связан с главной конденсаторной батареей, которая пред-
варительно заряжается от источника тока. Внутри соленоида поме-
щен трубчатый контейнер с порошком. Для жесткого крепления кон-
тейнера служат стойки. На контейнер, выполненный из достаточно 
эластичного материала, надевается тонкая оболочка из высокопрово-
дящего металла. Внутрь контейнера с обеих сторон вставляются пу-
ансоны, которые перемещаются в нем в осевом направлении. Внеш-
няя, более широкая часть пуансонов, выполнена с электропроводным 
покрытием, обращенным к плоским индукторам. Каждый индуктор 
соединен с соответствующей конденсаторной батареей. Все устрой-
ство помещено в прочный газонепроницаемый кожух, который может 
быть заполнен инертной атмосферой или в котором может быть соз-
* 
In situ
(лат.) — по месту нахождения.

---

76