🗊Презентация Оборудование и технология получения компактных наноматериалов

ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПАКТНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ

ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПАКТНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ

ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПАКТНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ

ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПАКТНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ Статическое прессование нанопорошков Осуществляют на гидравлических прессах в пресс-формах (рис. 1 и 2) из стали, графита или нитрида бора, премущественно в условиях нагрева (рис. 2).

ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПАКТНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ

ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПАКТНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ Технология изостатического прессования заключается в уплотнении нанопорошков в условиях всестороннего сжатия газом (в газостатах) или жидкостью (в гидростатах, рис. 3). .

ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПАКТНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ Технология прессования экструзией заключается в динамическом сжатии нанопорошка вращающимся шнеком в рабочей зоне цилиндра экструдера, снабженного обогревательным элементом (рис. 4), где происходит его спекание. Уровень давления при уплотнении увеличива-ется до 5 и более раз. Спрессованный материал скользит по шнеку, образует объемную пробку в зоне выпрессовывания экструдера, продавливается через экструзионную (формующую) головку (в которой оформляется изделие) и затем охлаждается.

ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПАКТНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ Технологии основаны на процессах уплотнения нанопорошков высокими динамическими (импульсными) давлениями (более 1 ГПа), создаваемыми энергией ударных волн (энергией импульсного магнитного поля, ультразвука, электроимпульсов, взрывчатых веществ и др.). В основе технологий лежат методы магнитно-импульсного, электро-импульсного, ультразвукового, ударного, взрывного прессования, изотермической штамповки и др. Эти технологии позволяют преодолеть силы адгезионного сцепления наночастиц, достичь большей плотности компактных образцов, чем в условиях стационарного прессования при том же давлении. Они созданы для решения проблем прессования трудноформуемых нанопорошков, в частности, ультрадисперсных керамических. Динамические импульсные методы прессования нанопорошков требуют сложной аппаратуры. Использование высоких динамических импульсных давлений предопределяет высокие требования к прочности матриц пресс-форм, ограничивает возможности изготовления крупногабаритных керамических изделий (размерами более 100 мм). Требуются специальные операции предварительной подготовки нанопорошков для разрушения агломератов, удаления сорбированных газов: вакуумирование и отжиг при повышенных температурах. В силу импульсного характера воздействия, в компактах создаются нерелаксированные напряжения, и поэтому перед извлечением компактов из пресс-форм их следует отжигать.

ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПАКТНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ

ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПАКТНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ

ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПАКТНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ

ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПАКТНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ Воздействие ультразвука на нанопорошок в процессе прессования: уменьшает межчастичное трение и трение частиц нанопорошка о стенки пресс-формы; разрушает частично агломераты и крупные частицы; повышает равномерность распределения наночастиц по объему. Это способствует повышению плотности спрессованного изделия, ограничению роста зерен при последующем спекании и сохранению наноструктуры. Ультразвуковое прессование нанопорошков особенно эффективно при изготовлении изделий сложной формы.

ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПАКТНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ

ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПАКТНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ

ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПАКТНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ Технология кручения под высоким давлением заключается в многократном воздействии давления сдвига (в несколько гигапаскаль) на дискообразный образец (диаметром до 20 мм, толщиной до 0,5 мм) при вращении пуансона или матрицы (рис. 6).

ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПАКТНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ

ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПАКТНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ Технологии ИПД использованы для получения не только пластич-ных компактных наноструктур (Fe, Ni, Со, Сu, Pd, сплавы на основе алюминия, магния и титана), но и достаточно хрупких нанокристал-лических структур (TiC). Так, методом кручения под высоким давлением крупнодисперсного (2–5 мкм) порошка нестехиометрического карбида титана TiC0,62 получен компактный нанокристаллический образец с размером зерен около 35 нм.

ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПАКТНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ Технология управляемой рекристаллизации аморфных материалов основана на специализированной термообработке лент с аморфной структурой (например, отжиг с изотермической выдержкой по режиму: Т = 400–800 оС, τ = 1 ч и последующее охлаждение), приводящей к частичной или полной рекристаллизации и к образованию нанокристаллической структуры. Технологическая подготовка производства сводится к получению лент с аморфной структурой (например, сплавы системы Fе – Si – В). Аморфные ленты получают методом спинингования (быстрое охлаждение со скоростью ~106 оС/с выливаемого тонкой струей расплава на поверхность вращающего и непрерывно охлаждаемого барабана). К специализированным видам термообработки лент с аморфной структурой, кроме отжига, относится серия ступенчатых кратковременных (τ = 1 мин) отжигов в условиях нагрева со скоростью 200 оС /мин в диапазоне 400–800 оС с последующими охлаждениями. Для управления процессом зарождения и роста кристаллов в состав аморфного сплава вводят медь и ниобий (1–3 %). После одноразового отжига аморфных лент системы Fе–Сu–Nb–Si–В с разным составом по режиму:Т = 530 оС, τ = 1 ч получены нанокристаллический материалы с размером зерна менее 10 нм и уникальным комплексом магнитных и механических свойств. После серии ступенчатых кратковременных (τ = 1 мин) отжигов при Т = 530 оС в условиях нагрева со скоростью 200 оС /мин получены нанокристаллические материалы с нулевой пористостью.