NSMning g`ayrioddiy xususiyatalari va qo`llaniladigan maydoni.
Katta miqdordagi nanomateriallarning o'ziga xos mikroyapıları
ularning
g'ayrioddiy xususiyatlarini aniqlaydi, ularning aksariyati noyob va amaliy
foydalanish uchun juda jozibali. Ushbu o'ziga xos fazilatlar zarrachalar yoki don
hajmining pasayishi bilan materialning ba'zi bir asosiy xususiyatlarining o'zgarishi
bilan, shuningdek ba'zi bir quyma va sirt xususiyatlarining nisbati o'zgarishi bilan
bog'liq.
Nanomateriallarning o'ziga xos xususiyatlariga odatdagi tuzilishga ega
materiallarning mos keladigan qiymatlaridan ularning erish harorati va kristall
panjaraning kattaligi farqlari kiradi. Shu munosabat bilan, panjara kattaligiga
nisbatan "panjara konstantalari" atamasining ishlatilishining to'g'riligi to'g'risida
savol tug'iladi.
Zarrachalarning kattalashishi bilan ularning sirt energiyasi ortadi.
Natijada
zarrachalarning erish nuqtasi o'zgaradi (kamayadi).
Bundan tashqari, metall va ba'zi birikmalar uchun panjara parametri zarracha hajmi
kamayishi bilan kamayib borishi aniqlandi. Shunday qilib, alyuminiy zarralari
diametrining 20 dan 6 nm gacha pasayishi bilan panjara davri taxminan 1,5% ga
kamayadi. Panjara parametrining pasayishi kuzatiladigan o'lcham har xil metallar
va birikmalar uchun har xil.
Nanostrukturali metallar va qotishmalar yuqori darajada korroziyaga chidamli
bo'lishi mumkin. Xususan, tajribalar maxsus zanglamaydigan po'latlarga qaraganda
yuqori korroziya xususiyatiga ega nanostrukturali holatda odatdagi uglerodli
po'latlarni olish imkoniyatini namoyish etadi. So'nggi tadqiqotlar natijalari
o'rganilayotgan materiallarning fizik xususiyatlarini sezilarli darajada yaxshilash
imkoniyatini ko'rsatadi; nanostrukturali nitinol favqulodda
elastiklik va shakldagi
xotira effektini namoyish etadi; Cu - A12O3 nanokompozitida yuqori issiqlik
barqarorligi va elektr o'tkazuvchanligi kombinatsiyasi kuzatiladi; nanostrukturali
qattiq magnit qotishmalar (Fe - Nb - B, Co - Pt tizimlari va boshqalar) magnit
histerezning rekord xususiyatlarini namoyish etadi va yumshoq magnit
nanomateriallar
juda
past
magnit
o'tkazuvchanlikni
namoyish
etadi.
Nanostrukturali metallar va yarimo'tkazgichlarning anomal optik xususiyatlari ham
topilgan va o'rganilgan.
Shu
bilan birga, ommaviy nanostrukturali materiallarning mexanik xususiyatlari
alohida qiziqish uyg'otadi. Nazariy hisob-kitoblarga ko'ra, mexanik xulq-atvor
nuqtai nazaridan turli metall va qotishmalarda nanostrukturalarning hosil bo'lishi
Xoll-Petx munosabatlariga muvofiq yuqori quvvat holatiga, shuningdek past
harorat paydo bo'lishiga olib kelishi mumkin. yoki yuqori tezlikli superplastiklik.
Ushbu imkoniyatlarni ro'yobga chiqarish yangi yuqori kuchli va aşınmaya
bardoshli materiallar, istiqbolli superplastik qotishmalar va charchoq kuchi yuqori
bo'lgan metallarni yaratish uchun bevosita ahamiyatga ega. Bularning barchasi
tadqiqotchilarda keyingi mexanik sinovlar uchun nanostrukturali
katta hajmli
namunalarni olish uchun materiallarning mustahkamligi va plastisiyasiga katta
qiziqish uyg'otdi.
10
Shu bilan birga, yuqorida ta'kidlab o'tilganidek, bunday nanomateriallarni kukunli
metallurgiyaning maxsus usullari - gaz kondensatsiyasi yoki to'pni frezalash bilan
ishlab chiqarishda hal qilinmagan muammolar mavjud, chunki ular qoldiqlarni
zichlash paytida saqlanib qoladi.
Nanostrukturali materiallar uchun haqiqiy kuchlanish egri chiziqlari
Sovuq prokatdan so'ng Cu kuchining sezilarli darajada o'sishi kuzatiladi, ammo
egiluvchanligi sezilarli darajada pasayadi (5-rasm, egri chiziq 2). Bunday holda,
prokat paytida deformatsiyaning miqdori qancha ko'p bo'lsa,
shuncha yuqori
kuchga ega bo'ladi, ammo süneklik past bo'ladi. Ushbu tendentsiya Cu ning ikkita
ECA presslash duchor bo'lishiga davom etadi, bu erda deformatsiya qiymati 2 ga
yaqin (5-rasm, egri chiziq 3). Ammo og'ir deformatsiyaga uchragan Cu uchun
vaziyat tubdan o'zgaradi, ECA presslash soni 16 ga teng (5-rasm, egri chiziq 4). Bu
erda nafaqat kuchning yanada o'sishi, Cu uchun rekord ko'rsatkichlarga erishish,
balki plastisitning ham sezilarli o'sishi seziladi.
Xuddi shunday naqsh ham burilishda qattiq plastik deformatsiyaga uchragan Ti-da
topilgan (5-rasm). Bir inqilobni burish bilan deformatsiyadan so'ng, haqiqiy
logaritmik deformatsiya birlikka yaqin bo'lganida, so'ngra 250 ° C da kuchlanish
deformatsiyasida qattiqlashuv kuzatiladi.
Biroq, bu holda plastisit o'rtacha don miqdori 20 mkm bo'lgan dastlabki qo'pol-
kristalli holatga nisbatan pasayadi (5-rasm, egri chiziq 6) (5-rasm, egri chiziq 5).
Kuchli deformatsiya darajasining (5 burilishga qadar) keyingi o'sishi Ti uchun
rekord kuchga ega bo'lishini ta'minlaydi (5-rasm, egri chiziq 7), eng kuchli Ti
xarakteristikasi bilan taqqoslanadigan qariyb 1000 GPa ga teng. qotishmalar.
Bunday holda,
plastisitning oshishi, yorilish cho'zilishi dastlabki tavlanadigan
namunadagi maksimal uzayishdan ham oshib ketganda sodir bo'ladi.
Issiq ekstruziya natijasida olingan kristallangan holatdagi Ni3Al intermetalik
birikmasi (don hajmi 6 mkm), shu material uchun xos bo'lgan, 650 ° C ga
cho'zilganda (5-rasm, egri chiziq 8) cheklangan plastisitni namoyish etadi.
Bir burilishda burish natijasida kuchli deformatsiya kuchni oshiradi, ammo
egiluvchanlik ahamiyatsiz bo'lib qoladi (5-rasm, egri chiziq 9). Shu bilan birga,
yanada qattiq deformatsiya (5 burilishga qadar) ushbu material juda yuqori
quvvatni namoyish etganda, bir vaqtning o'zida 300% dan yuqori sinishga
cho'zilgan holda rekord plastisitivlik bilan vaziyatni sifat jihatidan o'zgartiradi (5-
rasm, egri chiziq 10).
Shunday qilib, barcha uchta materialning sinovlari shuni ko'rsatdiki, qattiq plastik
deformatsiyaning ta'siri
ostida ham, yuqori bosim ostida burish bilan ham, bosim
ostida ECA bilan ularning xatti-harakatlari sifat jihatidan o'zgarib turadi va ular
nafaqat juda yuqori quvvatni, balki plastisitni ham namoyish etadi. Materiallarning
bunday xatti-harakati katta plastik islohotdan so'ng, masalan, dumalab yoki
chizilgan holda metall va qotishmalarning xatti-harakatlaridan tubdan farq qiladi,
bu erda kuchning oshishi odatda plastisitning pasayishi bilan bog'liq.
Ushbu ta'sirning mohiyatini tushunish uchun SPD sharoitida juda kichik don
o'lchamiga ega (taxminan 100 nm) nanostrukturalarning paydo bo'lishi muhimdir.
11
Jiddiy plastik deformatsiya natijasida hosil bo'lgan nanostrukturalar oddiy yirik
deformatsiyalardan so'ng hosil bo'lgan uyali yoki bo'laklangan mikroyapılardan
sifat jihatidan farq qiladi.
Shubhasiz, nanostrukturalarning paydo bo'lishi sababli,
deformatsiyalar mexanizmlarining o'zgarishi, namunalarning cho'zilishi sharoitida
sodir bo'lishi mumkin, bu vaqtda panjarali dislokatsiyalar harakati bilan birga og'ir
plastik deformatsiya paytida hosil bo'lgan nanogrenalar chegaralarida jarayonlar,
xususan, don chegara siljishi, faol ishtirok etishni boshlang.
Ma'lumki, kuch va egiluvchanlikning kombinatsiyasi istiqbolli materiallarni ishlab
chiqish uchun zaruriy shartdir. Shu nuqtai nazardan, qattiq plastik deformatsiyaga
uchragan metall va qotishmalarda juda yuqori quvvat va plastisitivlikka erishish,
mikroyapıları nanosale bo'lgan, tubdan yangi strukturaviy materiallar yaratishga
yo'l ochadi.
Bunday nanostrukturali materiallar hozirda ishlatilayotgan sanoat materiallariga
nisbatan kuch, zarba kuchi, charchoqning yuqori qiymatlariga ega bo'lishi mumkin.
Masalan, SPDdan keyin nanostrukturali titan VT1-0 juda yuqori qiymatlarni
namoyish etadi bw = 1010 ... 1040 MPa va chidamlilik b-1 = 591 MPa, bu yuqori
qotishma Ti VT-6 qotishmasining o'xshash parametrlaridan oshib ketadi ( bw =
990 ... 1000 MPa va b-1 = 567 MPa). Bu travmatologiya
va ortopediyada travma
asboblari tuzilmalari va moslamalarini qo'llab-quvvatlash uchun ishlatiladigan
yuqori charchoq xususiyatlariga va zarba kuchiga ega bo'lgan tibbiy konstruktiv
materiallarning yangi sinfini yaratishga yo'l ochdi.