Основная проблема технологии нанокерамики – сохранение химического состава и размеров

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;