Аморфные и нанокристаллические металлы и сплавы

АМОРФНЫЕ И НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ

РАЗНОВИДНОСТИ НАНОМАТЕРИАЛОВ* *Андриевский Р.А., Рагуля А.В. «Наноструктурные материалы» 1.Консолидированные наноматериалы – пленки, покрытия из металлов, сплавов и соединений, получаемые методами порошковой технологии, интенсивной пластической деформации, контролируемой кристаллизации из аморфного состояния и разнообразными методами нанесения пленок и покрытий. 2.Нанополупроводники. 3.Нанополимеры. 4.Нанобиоматериалы. 5.Фуллерены и тубулярные наноструктуры. 6.Нанопористые материалы. 7.Катализаторы.

Среди наноматериалов, интенсивное изучение которых ведется в течение последних 10 лет, можно выделить три класса: - ультрадисперсные порошки и компактные нанокристаллические материалы; - нанокластеры и нанокластерные структуры; -фуллерены, нанотрубки и их производные.

Процесс кристаллизации металлического расплава можно предотвратить, если осуществлять его со скоростью 106-108 К/с! 1. Закалка из жидкого состояния В большинстве случаев удавалось получить лишь тоненькие и узенькие ленточки, полосочки металла

2.Ионно-плазменное распыление

Структура аморфных сплавов При комнатной температуре аморфные сплавы могут сохранять структуру и свойства 104-105 лет

Физические свойства аморфных сплавов Плотность АС на 1-2% ниже кристаллических аналогов, прочность выше в 5-10 раз! Электрическое сопротивление АС в 3-5 раз выше, чем у кристаллических аналогов! АС почти всегда являются магнитомягкими ферромагнетиками Уменьшение магнитной анизотропии у АС приводит к резкому снижению коэрцитивного поля, что уменьшает потери при перемагничивании.

Применение аморфных сплавов Особые магнитные свойства пригодились при изготовлении специальной кодовой маркировки - для борьбы с хищениями. Стали распылять жидкий металл на поверхность буровых труб, что продлевает их срок службы. И т.д. С начала 80-х годов наши российские учёные И.В Золотухин, Ю.В. Бармин, Ю.Е. Калинин, М.Г. Землянов, С.Н. Ишмаев, И.П. Садиков, Г.Ф. Сырых и другие опубликовали интереснейшие исследования на тему аморфных металлических материалов, в том числе, - и о возможностях их практического применения. Например, в качестве диффузионных барьеров на границе металл-полупроводник - для миниатюризации электронных устройств; для изготовления магнитных головок и датчиков; для создания малогабаритных трансформаторов и высокочувствительных сенсорных устройств, которые могут работать в самых сложных условиях благодаря высоким характеристикам упругости, изотропности, электромагнитных и других свойств.

Нанокристаллические металлические материалы Металлы и сплавы, в которых можно создать структуру, состоящую из кристаллических зерен размером не больше 1-15 нм! Методы получения: – осаждение материалов из газовой среды-материал испаряется в атмосфере инертного газа при давлении 130-1000 Па; недостаток-большая пористость; -управляемая рекристаллизация из аморфного состояния;

Структура НКМ Свойства НКМ: -механические: предел прочности выше, чем у кристаллических в 2-2.5 раза; -магнитные:потери при перемагничивании стремятся к нулю. Проблема- неустойчивость нанокристаллической структуры. Даже при комнатной температуре происходит рост зерна и материал теряетнанокристаллические свойства