Новые материалы

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Новые материалы

К материалам контейнеров предъявляются следующие требования: низкое сопротивление сдвигу, т. е. способность хорошо передавать давление с рабочей поверхности пуансонов к реакционной зоне; малая сжимаемость; низкая теплопроводность; низкая электропроводность; отсутствие фазовых превращений в условиях длительных выдержек при высоких давлениях и температурах; высокая температура плавления (>1600°С), которая не должна уменьшать с ростом давления; химическая инертность по отношению к материалам реакционной зоны; высокая химическая чистота.
...
Задача данного этапа работы заключается в разработке технологии по изготовлению контейнеров, пригодных для длительных экспериментов (несколько суток) по выращиванию крупных монокристаллов алмаза. Для решения данной проблемы необходимо: подобрать оптимальный материал с учетом вышеперечисленных требований; изучить влияние механических свойств и плотности контейнера на процесс передачи давления от пуансонов к реакционной зоне. Дополнительное требование — это универсальность материала и технологии изготовления контейнера для использования его в любых типах АВД (наковальня с лункой, белт и многопуансонные аппараты).
...
Среди используемых для изготовления контейнеров материалов наиболее широкое распространение при синтезе алмазных порошков получили природные минералы пирофиллит А1203 • 4Si02 • Н20 и литографский камень СаС03 (~95 %) + Si02 • А1203 • Fe203 (~5 %). Значительно реже используют такие материалы, как тальк 3MgO • 4Si02 • Н20, хлористое серебро AgCl, нитрид бора BN и ряд других.
...
Хлористое серебро обладает очень малым коэффициентом внутреннего трения (0,03 при 2,5- 109 Па). Поэтому.при его использовании имеет место равномерное (практически гидростатическое) распределение напряжений в твердом теле при сжатии. Однако термостойкость его невысока (Т = 456 °С при атмосферном давлении). С ростом давления температура плавления AgCl возрастает [6], но не достаточно для использования его в качестве материала для контейнеров (рис. 6.17).
...
та напряжений в пирофиллите приводит к изменению соотношения между нагрузкой на пуансон и давлением в камере ~ на 40 % при изменении положения образца. Термостойкость пирофиллита достигает 1800 К при атмосферном давлении.
...
Контейнер из литографского камня уменьшает свой объем на 2 % за 1 минуту синтеза и на 4,5 % за 50 минут. Поэтому использование этих материалов при длительном синтезе проблематично, поскольку в условиях высоких давлений и температур они испытывают фазовые переходы кальцит -» аргонит и пирофиллит —> коэсит + кианит. Поэтому наиболее подходящими материалами для контейнеров являются тугоплавкие оксиды из группы MgO, А1203, Si02, CaO, Ti02, Y203 и Zr02.
...
В качестве материала для контейнеров из всех рассмотренных вариантов нами выбран оксид циркония Zr02. Этот материал обладает необходимым для реализации поставленных целей уровнем свойств. Ниже приведены некоторые физические свойства Zr02 и ряда других оксидов, подтверждающие наш выбор. В таблице 6.6 представлены данные по параметрам кристаллической структуры ряда оксидов.
...
Очень важно, что Zr02 обладает минимальной теплопроводностью в рабочем диапазоне температур среди рассмотренных оксидов (табл. 6.7)
...
Оксид циркония является весьма стойким химическим соединением. С Мо, W и Zr в инертной атмосфере и вакууме не взаимодействует до 2073 К. С Nb слабое взаимодействие начинается с 1673 К. Zr02 не взаимодействует с Ni до 2073 К. Взаимодействие с MgO начинается с 2173 К, с А1203 - с 1973 К. В контакте с графитом восстановление начинается с 1873 К.
...
Для стабилизации б-модификации Zr02 использовали Y203, поскольку по свойствам оксиды циркония и иттрия наиболее близки. Экспериментально определено, что добавки стабилизатора должны составлять от 5 до 15 %.
...
Контейнеры изготавливали методами порошковой металлургии. Проводили следующие стадии обработки: размол и смешивание компонентов, формование, отгонка пластификатора, спекание. Окончательные размеры контейнера получали механической обработкой методом алмазного
...
При большой пористости контейнера (35...40 %) в эксперименте регистрировали только фазовые переходы Bix_If — 2,55 ГПа и В1п_ш —
...
2,69 ГПа. Предельное рабочее давление в гидравлической системе в этой серии экспериментов составляло 1600 атм, но при этом давления фазового перехода в PbSe в контейнере достигнуто не было. По-видимому, весь рабочий ход твердосплавных пуансонов был выбран на уплотнение контейнера.
...
— Определенная пористость и деформируемость контейнера необходимы для равномерного заполнения всей полости между пуансонами, равномерного нагружения пуансонов и образования оптимального запорного слоя. Поэтому наиболее перспективными из рассмотренных контейнеров являются контейнеры, изготовленные из Zr02 с пористостью 20...25 %.
...
— Подобранный материал и технология изготовления контейнеров позволяют стабильно получать монокристаллы алмаза весом до 1
...
— Необходимо продолжить работу по совершенствованию состава материала для изготовления контейнера, поскольку одним из недостатков данного состава является то, что с ростом температуры электропроводность оксида циркония возрастает. Это явление отрицательно сказывается на теплоэлектрофизических свойствах контейнера.
...
В различных типах аппаратов высокого давления (АВД) функции запирающих прокладок различаются. В общем случае, прокладки предназначены для обеспечения процесса нагружения контейнера с минимальным вытеканием его материала в зазор между твердосплавными пуансонами и без самопроизвольных выбросов материала контейнера («выстрелов»), особенно в процессе нагружения, а также для электроизоляции пуансонов между собой. На камерах типа «наковальня с лункой» наиболее широкое распространение в качестве материала прокладок при синтезе алмазных порошков получили картон и различные пластики (например, ПВХ-поливинилхлорид). В этом случае запирающая прокладка поддерживает материал контейнера на первом этапе сжатия и способствует формированию запорного слоя из материала контейнера при наборе давления. С уменьшением величины зазора меж-
...
ду пуансонами пластическое течение литографского камня замедляется, вследствие увеличения сил трения и вязкости его под давлением. Камера запирается, и под воздействием усилия пресса в ней происходит генерация давления. В многопуансонных аппаратах и АВД типа «белт» требования к прокладкам значительно отличаются. В оптимальном варианте, принцип генерации давления в таких АВД сочетает в себе упругие деформации контейнера и сжатие прокладок. При этом материал контейнера должен в минимальном количестве попадать в зазор между твердосплавными пуансонами. В процессе всего нагружения камеры прокладки должны деформироваться. В противном случае любое увеличение нагрузки пресса будет создавать давление только в прокладках, а не в контейнере. Дополнительным положительным моментом является то, что в процессе сжатия прокладки поддерживают боковые поверхности твердосплавных пуансонов, т. к. твердый сплав плохо работает на растяжение.
...
Выбор материалов для изготовления прокладок, способных надежно запирать контейнер в течение необходимого времени, является целью данного этапа работы.
...
Начальные размеры контейнера зависят от ряда факторов и оптимальная величина их подбирается экспериментально. Чем больше начальные размеры контейнера, тем больше должна быть толщина прокладок и, следовательно, тем более широкий интервал давлений охватывается во время опыта, вследствие увеличения хода пуансонов. Однако при этом уменьшается эффективность работы всего аппарата, выражаемая отношением давления в контейнере к усилию пресса.
...
3 — высокий коэффициент внутреннего трения для предотвращения прорыва материала контейнера в зазор между пуансонами в процессе синтеза («выстрел»);
...
Пункты 2 и 3 в требованиях к материалам прокладок взаимоисключают друг друта, поэтому для аппаратов типа «белт» и многопуансон-ных необходимо использовать многослойные композиционные прокладки. Часть композиционной прокладки должна быть легко деформируемой, а часть — труднодеформируемой. В начальный период нагружения установки до момента соприкосновения твердосплавных пуансонов с контейнером, а также в процессе «выбирания» пористости контейнера прокладки должны легко деформироваться. В дальнейшем прокладки должны слабо деформироваться и препятствовать вытеканию материала контейнера в зазоры между пуансонами. Важную роль для предотвращения «выстрелов» играет величина силы трения материала прокладок по твердому сплаву и друг по другу. Далее представлены соответствующие значения коэффициентов трения покоя для различных пар материалов:
...
С ростом нагрузки и началом деформации возрастает из-за проникновения менее твердого материала в шероховатости поверхности более твердого.
...
Из всех возможных вариантов материалов для запирающих прокладок по комплексу электрофизических, прочностных свойств и термо-
...
Таблица 6.9. Физико-механические и электротехнические свойства материалов для электроизоляционного слоя прокладок
...
Рис. 6.21. Установка для испытания образцов: 7 — плиты разрывной машины; 2 — фольгированный гетинакс; 3 — твердосплавные пуансоны; 4 — исследуемый образец
...
стойкости наиболее подходящими оказались армированные термостойкие пластики, среди которых были отобраны паронит и стеклотекстолит. Эти материалы являются композитами, состоящими из волокнистого наполнителя и органической матрицы. В пароните наполнителем являются волокна асбеста, а матрица изготовлена на основе синтетических каучуков. Стеклотекстолит состоит из полимеризованной эпоксидной смолы, армированной стекловолокнистой тканью.
...
Среди вариантов металлической части прокладок остановились на сталях, поскольку они выпускаются в виде листов любой толщины и с различными прочностными характеристиками. Для предварительного эксперимента выбрали сталь 08 кп, как одну из наиболее пластичных, и сталь 65Г, как одну из наиболее твердых.
...
Для экспериментальной проверки нашего выбора проводили испытания модельных образцов на разрывной машине РМУ-05-1 с реверсом (ГОСТ 7855—84). Образцы представляли собой двухслойные цилиндры 0
...
Для того, чтобы определить величину нагрузки, при которой происходит замыкание в композициях 65Г — паронит и 65Г — стеклотекстолит, в аналогичных условиях испытывали образцы 0
...
Из рисунка видно, что стеклотекстолит деформируется с резким падением давления практически до нуля, тогда как при использовании па-ронита такого эффекта не наблюдается.
...
На основании анализа кривых нагружения использование пары сталь 65Г — паронит предпочтительнее. Но использование пары сталь 65Г — стеклотекстолит позволяет надежно запереть контейнер, по-видимому, за счет высокой прочности на растяжение стеклотекстолита, и поддерживать давление синтеза в течение пяти суток.
...
В качестве материала для прокладок на установке «разрезная сфера 300» из всех рассмотренных вариантов нами выбрана композиция сталь -стеклотекстолит, которая в процессе эксплуатации в основном удовлетворяет предъявленным требованиям. В процессе нагружения камеры зона вытекания материала контейнера между твердосплавными пуансонами не
...
Запирающие прокладки, используемые при выращивании алмазных монокристаллов, изготовлялись следующим образом. Металлическая составляющая вырубалась из листа, затем шлифовалась до конечных размеров. Пластиковая составляющая также вырубалась из листа. Далее получен
...
кладок и их формы продолжается. В частности, ведутся эксперименты по уменьшению площади стальной части прокладок для снижения доли усилия пресса, которая тратится на деформацию прокладок.
...
— Разработанная методика испытаний позволяет по комплексу необходимых свойств подобрать материалы для изготовления композиционных запирающих прокладок.
...
— Подобрана пара сталь 65 Г — стеклотекстолит, позволяющая надежно запирать контейнер и сохранять электроизоляционные свойства прокладок в рабочем диапазоне температур.
...
Исследование газовыделения из графита марки МГ - ОСЧ, используемого в качестве источника углерода при выращивании монокристаллов алмаза на затравке
...
Одним из основных поставщиков примесного азота в кристаллы алмаза является графит, используемый в качестве источника углерода. Газы в пористом материале могут находиться в различных формах. Во-первых, это газ, захваченный крупными порами и беспрепятственно сообщающийся с внешней средой. При проведении вакуумной откачки материала поры быстро опустошаются, а после контакта с газовой средой быстро вновь заполняются. Между газом в порах и в окружающей среде происходит беспрепятственный диффузионный обмен. Во-вторых, как это наблюдается на керамике Zr02 — Y203, газ накапливается в порах, соединенных между собой тонкими капиллярами. Газообмен с внешней средой в этом случае оказывается весьма замедленным из-за диффузии газов через паутину капилляров, пронизывающих материал. Для такого материала возможна замена газовой среды нежелательного химического состава средой иного состава. В-третьих, газ может находиться в пористом сорбенте в хемосорбированном состоянии.
...
Целью данной работы было изучение газовыделения из графита. Образцы представляли собой прямоугольные пластины, вырезанные из заготовки графита марки МГ — ОСЧ.
...
Многочисленные исследования показали [8], что атомно-чистая поверхность графита проявляет исключительно высокую хемосорбционную активность. В частности, на графике наблюдается химическая адсорбция кислорода с теплотой ~ 460 кДж/моль и величиной ~ 0,5...0,7 моль/м2. Адсорбция кислорода на графите практически необратима и, очевидно, является активированной. На последнее указывает тот факт, что формирование пленки химически адсорбированного кислорода на графите при комнатной температуре и давлениях кислорода порядка 102 Па происходит в течение весьма длительного времени (до нескольких часов).
...
На поверхности графита также наблюдается химическая адсорбция водорода, которая при комнатных температурах практически необратима и составляет величину ~ 0,05 моль/м2.
...
При соприкосновении атомно-чистой поверхности графита с парами воды происходит ее гидратация с образованием комплексов типа С—ОН и С—Н и начальной теплотой ~ 167 кДж/моль. Данных о наличии химической адсорбции азота на поверхности графита нет. Возможно, как и в случае с окисью углерода, азот не образует достаточно прочных связей с поверхностью графита.
...
Интересно отметить, что на графите наблюдается весьма характерный вид сорбции кислорода, при котором происходит внедрение атомов в межплоскостные промежутки решетки. В этом случае наблюдается набухание графита.
...
Захват воздуха крупными порами графита (а следовательно, и азота) неизбежен. В зависимости от того, каков временной режим герметизации внутренней полости рабочей ячейки, воздух может быть либо вытеснен при приложении давления, либо сконцентрирован внутри ячейки. Газ, сорбированный графитом в других формах, по-видимому, будет накапливаться внутри ячейки.
...
Определенную информацию о формах существования сорбированных газов в графите дают результаты измерений величины сорбции этим материалом, а также данные по кинетике десорбции газов из него при вакуумной дегазации. Данные о суммарном газосодержании в графите исследуемой марки для состояния поставки (исходное состояние) приведены в табл. 6.10.
...
Таблица 6.10. Количество газа, выделившегося из образца при его последовательных изотермических отжигах, проводимых в порядке возрастания температуры
...
на основе этого механизма. В табл. 6.11 приведены количества газа, выделяющегося при изотермическом отжиге образца в зависимости от времени дегазации. Эти же данные, отнесенные к массе образца, можно рассматривать также как изменение удельной сорбции образцом в зависимости от времени.
...
Для установления, насколько устранимо загрязнение графита газами путем его вакуумного высокотемпературного отжига, были проведены опыты, в которых образцы графита после длительного вакуумного отжига подвергались обработке в атмосфере очищенного азота приблизительно сутки при комнатной температуре. В дальнейшем проводилась откачка системы вместе с образцом, в результате чего достигался вакуум не ниже 3 • 10"4 Па. Затем образец подвергался последовательным вакуумным отжигам и определялось количество газа, выделившегося из образца в течение каждого такого отжига. Результаты этих измерений приведены в табл. 6.12.
...
Таблица 6.11. Зависимость количества газа, выделившегося из образца, от времени дегазации при изотермических условиях. (Время отсчитывается от максимума на кривой газовыделения)
...
Как следует из табл. 6.10, величина удельной сорбции графитом исследуемой марки представляет собой хорошо воспроизводимую величину с незначительным разбросом данных, получаемых на различных образцах данного материала. Поскольку в рамках настоящего исследования масс-спектроскопический анализ выделяющегося газа не проводился, то о его химическом составе можно судить лишь предположительно. Очевидно, что в используемой здесь методике не фиксируются легко конденсирующиеся компоненты газовой смеси, так как они практически полностью вымораживаются азотной ловушкой. К таким компонентам, безусловно, относятся пары воды, углекислый газ и, также, пары органических растворителей. В порах образца, который некоторое время находился в контакте с атмосферой воздуха, неизбежно присутствует сорбированная вода. Данные, приведенные в табл. 6.10, относятся к газам, которые при низких давлениях (не выше 1,3-Ю-3 Па) не вымораживаются полностью стеклянной ловушкой, заполненной жидким азотом. Таковыми могут являться: кислород, азот, водород и, вероятно, СО.
...
Сравнение данных табл. 6.10 с аналогичными данными, полученными для исходного состояния керамических образцов Zr02—Y203, показывает, что сорбционная емкость образцов графита более чем на порядок ниже, чем для керамики. Подробнее этот вопрос будет рассмотрен с точки зрения кинетики газовыделения. Сравнение этих данных указывает также на существенное различие в тенденциях изменения количеств выделяющегося газа при следующих друг за другом (в порядке возрастания температуры) изотермических отжигах образцов. Количество газа, выделившегося при последовательных отжигах образца керамики, сначала несколько возрастает и после достижения максимума (приблизительно при 300...400 °С) явно уменьшается в результате отжигов при 500, 600, 700 и 750 °С. Это однозначно указывает на последовательное истощение источника газовыделения. В случае же с образцами графита при повышении температуры отжига приблизительно от 100 °С до 400 °С количество выделившегося газа несколько возрастает, а при последующих отжигах (от 500 до 700 °С) изменяется очень мало. Отмеченная здесь тенденция указывает на то, что увеличение температуры отжига в указанном направлении, по-видимому, не приводит к истощению источника газовыделения. Этот вопрос будет рассмотрен позднее с позиции кинетики газовыделения.
...
Одной из возможных форм сорбции газов, как известно, является химическая адсорбция. Рассмотрим, насколько данные табл. 6.10 согласуются с предположением, что газ, выделяющийся в этих опытах из гра-
...
фита, находится в нем в форме химической адсорбции. Согласно [8], можно принять в качестве характерной величины адсорбции химически адсорбированных газов на графите (02, Н2, СО) приблизительно 10~6 моль/м2. Тогда, чтобы обеспечить величину удельной адсорбции на графите (в виде молекулярной пленки) близко к экспериментально измеренной, адсорбент должен иметь удельную площадь поверхности не
...
материалы с невысокой степенью дисперсности (грубо-пористые), получение которых не требует применения каких-либо специальных технологий, применяемых, например, при получении катализаторов, активированных углей, аммоногелей и силикагелей. В этом смысле предположение о хемосорбированной форме сорбции газов, выделяющихся при вакуумной дегазации графита, представляется вполне естественным. Дополнительная информация о форме нахождения сорбированных газов в образцах исследуемого графита может быть получена в результате анализа данных по кинетике газовыделения.
...
Формальная кинетическая теория процессов, характеризующихся некоторым распределением элементарных актов по энергиям активации [9], использовалась при рассмотрении кинетики затухания экзоэлектронной эмиссии [10]. Рассмотрим эту теорию применительно к обсуждаемому здесь процессу дегазации графита. Если принять, что плотность распределения адсорбированных частиц по энергиям активации следует экспоненциальному закону
...
где е — энергия активации; А и а — постоянные, то скорость процесса десорбции (убыль концентрации в образце за 1 с) равна:
...
Эта зависимость указывает на характерные качественные особенности кинетики процессов, отличающихся широким спектром значений энергии активации, такие как слабая зависимость наклона экспериментального графика «1п(ДС) - 1ш» от температуры согласно (6.4), наклон этой прямой пропорционален температуре); некоторое уменьшение свободного члена по мере увеличения степени дегазации образца.
...
Как следует из рис. 6.24, наблюдаемая зависимость изменений концентраций газа от времени дегазации находится в хорошем согласии с уравнением (6.4). На это указывает удовлетворительное спрямление экспериментальных кинетических данных в координатах этого уравнения. Следует отметить, что отклонение точек от прямых на начальной стадии газовыделений связано с установлением квазистационарного режима в конце периода нагрева образца. Сравнение графиков для сравнительно низких температур газовыделения (200...300 °С) и более высоких (500...700 °С) показывает, что решающим фактором, определяющим кинетику газовыделений из графита при всех изученных температурах, является наличие широкого спектра по энергиям активации процесса. В то же время, газовыделения при низких и высоких температурах, по-ви-
...
Сравнение данных, относящихся к образцам графита в исходном состоянии (табл. 6.10), с данными табл. 6.12 показывают, что предварительный вакуумный отжиг образца с последующей обработкой в азоте приводит приблизительно к пятикратному снижению газосодержания, по сравнению с исходным состоянием. Согласно имеющимся данным [8], наиболее правдоподобным является предположение, что при обработке образца в азоте на его поверхности происходит адсорбция кислорода, которая неизбежно присутствует здесь в виде следов.
...
Результаты этого этапа работы можно обобщить следующим образом [11]. Установлено, что сорбционная емкость образцов графита более чем на порядок ниже, чем у керамики контейнера на основе Zr02—Y203. Показано, что процесс дегазации графита протекает при хорошем согласии с механизмом, основанным на предположении об энергетической неоднородности адсорбированных центров. Экспериментально установлено, что предварительный вакуумный отжиг образца с последующей обработкой в азоте приводит приблизительно к пятикратному снижению газосодержания по сравнению с исходным состоянием.
...
Выполненные исследования позволили существенным образом продвинуться вперед в области получения сверхтвердых материалов с повышенными эксплуатационными характеристиками. Достигнутый уровень свойств материалов дает возможность перейти к следующему этапу работ, включающему комплексные испытания полученных СТМ в инструментах, устройствах и приборах.
...
Инженерия поверхности (ИП) является одним из наиболее перспективных и бурно развивающихся направлений современного материаловедения [1], обслуживающим различные области науки и отрасли народного хозяйства — физику, химию, биологию, медицину, микроэлектронику, машиностроение, металлургию и т. д. ИП, как отдельное научно-техническое направление, включает в себя:
...
1. Комплекс оборудования и методов, обеспечивающих эффективное воздействие на поверхность материала с целью придания ей необходимых свойств.
...
2. Комплекс оборудования и методов, обеспечивающих нанесение многофункциональных покрытий: плазменных, ионно-плазменных, электронно-лучевых, ионно-лучевых, лазерных, гальванических, химических, химико-термических и газофазных.
...
3. Различные методы диагностики и прогнозирования как собственно модифицированного поверхностного слоя, так и объемных характеристик материала по состоянию его поверхности.
...
— новые высокопроизводительные технологические процессы нанесения покрытий, обеспечивающие значительное повышение эксплуатационных свойств изделий;
...
— сертификация продукции и экологически чистые процессы. Большая научно-техническая перспектива связана с тем, что ИП дает
...
уникальные возможности улучшать физические и повышать эксплуатационные характеристики материала в несколько раз при относительно невысоких технологических затратах. Важность и актуальность практи-
...
ческого использования покрытий наглядно иллюстрируется хотя бы тем фактом, что в настоящее время за рубежом более 40 % всего режущего и обрабатывающего инструмента выпускается с защитными покрытиями. Широкие возможности для использования покрытий появляются в связи с быстрым развитием таких отраслей народного хозяйства, как авиационное машиностроение, биомедицина, магнитооптика, наноэлек-троника, магнетоэлектроника и др. Целый ряд ведущих международных научных журналов, таких как Thin Solid Films, Surface and Coatings Technology, Journal Vacuum Science and Technology, Surface Science and Applied Surface Science, практически полностью посвящены различным аспектам инженерии поверхности.
...
Первыми покрытиями, освоенными в промышленных масштабах, были карбид и нитрид титана. К середине 80-х гг. XX в. появились покрытия на основе Ti(C, N), к началу 90-х гг. — углеродные пленки, а к середине 90-х гг. - алмазные и многослойные покрытия. В последние годы все больший интерес вызывают многокомпонентные наноструктур-ные покрытия, обладающие превосходными физико-механическими свойствами. К наноматериалам, по разным оценкам, относятся объекты с размером зерен менее 100 нм или менее 20 нм, хотя недавно были получены материалы с размером нанокристаллитов менее 1 нм [2]. Основные различия в поведении наноструктурных и обычных материалов связаны с тем, что в первом случае значительную роль играют поверхностные явления вследствие значительного увеличения объемной доли границ раздела. Это приводит к новым физическим явлениям и уникальным свойствам, присущим наномасштабу. Последние работы в области получения сверхтвердых (Н > 40 ГПа) и ультратвердых (Н > 70 ГПа) наноструктурных тонких пленок показали, что твердость материала может практически достигать твердости природного алмаза, если удается получить материал, состоящий из двух фазовых компонентов с размером зерен 2...5 нм и прочными энергиями связи на границах раздела. В комбинации с другими благоприятными характеристиками, такими как высокая прочность и упругость восстановления, эти материалы обладают комплексом уникальных характеристик. Поэтому нанотехнологию, наряду с вычислительной техникой, телекоммуникацией, биотехнологией и альтернативными источниками энергии, по праву считают движущей силой развития прогресса в XXI в.
...
Алмазные покрытия вызывают интерес главным образом благодаря их высокой твердости; твердость алмаза зависит от его чистоты и составляет 70...100 ГПа. Несмотря на определенный прогресс в осаждении
...
алмазных пленок, их практическое применение в качестве защитных покрытий на режущем и обрабатывающем инструменте сдерживается тем, что углерод легко растворяется в сплавах железа и ряде других материалов. Замечательный комплекс свойств кубического нитрида бора (c-BN является вторым по твердости после алмаза, имеет высокую теплопроводность и большую ширину запрещенной зоны, обладает способностью образовывать п- и /ьтипы полупроводников при его растворении в Be и Si, не растворяется в большинстве металлов и стоек к окислению на воздухе при температурах свыше 1000 °С) делает его одним из наиболее привлекательных материалов для трибологических, оптических и электротехнических применений в качестве тонких пленок. Однако росту с-BN практически всегда предшествует образование 5
...
Широкое использование различных твердых покрытий возможно лишь при выполнении высоких требований к их физическим, химическим и механическим свойствам. Недавно были синтезированы и изучены новые трехкомпонентные составы покрытий, например, Ti—В—N, Ti—Al—N, Ti—Al—В, Ti—Si—N, Ti—Si—В, а также четырехкомпонентные тонкопленочные композиции Ti-B-C-N, Ti-Al-B-N, Ti-Al-Si-N и др. Получены ультратвердые (70 ГПа), высоко износо- и коррозионностойкие тонкопленочные системы [5]. Высокие эксплуатационные характеристики этих покрытий обусловлены комбинацией нескольких факторов, таких как малый размер кристаллитов, большая объемная доля границ раздела, наличие микро- и макронапряжений, изменение взаимной растворимости неметаллических элементов в фазах внедрения, образование многофазных кристаллических состояний и межзеренных аморфных прослоек. В большинстве работ для получения многокомпонентных покрытий ис-
...
пользовались однофазные мишени на основе металлов (Ti, Si), интерме-таллидов (TiAJ), нитридов (TiN, BN), силицидов (TigSi3, TiSi2, Ti3Si) или боридов (TiB, TiB2), причем сложный химический состав покрытия достигался либо за счет использования реактивной среды, либо путем одновременного распыления двух или нескольких мишеней (например, TiAl и TiB2). Тонкие пленки могут наноситься различными методами физического осаждения, в частности, магнетронным распылением. Этот метод интенсивно развивался путем применения разбалансированных и ионизирующих систем. В последние годы возможности технологии вакуумного напыления существенно расширились за счет применения нового класса композитных мишеней, получаемых методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Технология СВС-компактирования дает возможность производства широкого спектра всевозможных мишеней на основе керамики, металлокерамики и интер-металлидов. Кроме того, СВС-технология позволяет получать принципиально новые материалы для мишеней, такие, как нестехиометрические карбиды, функционально-градиентные и многофазные материалы. Использование СВС-катодов существенно расширяет возможности метода физического осаждения, в первую очередь, с точки зрения химического и фазового состава покрытий. Принципиальное отличие распыления композиционных мишеней от металлических состоит в том, что в первом случае перенос вещества осуществляется смешанным потоком металлических и неметаллических атомов и ионов. Кроме того, распыление композитной мишени является более сложным процессом из-за эффекта преимущественного распыления и возможности образования тонкого слоя нового соединения на поверхности мишени.
...
Интерпретация свойств многокомпонентных пленок является достаточно сложной задачей, так как много разнообразных факторов влияет на их характеристики. Поэтому для понимания свойств тонких пленок необходим детальный анализ их структуры, химического и фазового состава. Недавно Вепреком была предложена новая концепция конструирования сверхтвердых наноструктурных пленок [6]. Было показано, что эти материалы являются нанокомпозитами, состоящими либо из нанокристаллитов, внедренных в аморфную матрицу, либо из смеси двух нанокристаллических фаз. Считается, что такая микроструктура может предотвратить зернограничное проскальзывание и снижение твердости материала. Многокомпонентные пленки обычно содержат очень маленькие зерна, размером менее 20 нм. Легирование и наличие примесей тормозит рост кристаллитов и стимулирует зарождение новых зерен.
...

Сварка на контактных машинах
Краткий справочник технолога-термиста
Спутник термиста
Новые материалы
Твердые сплавы
Цементация стали
Зварювальні матеріали

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Новые материалы