Зміст
Введення
. Структура межзеренних кордонів наноструктурованих матеріалів
. Дефекти в наноструктурованих матеріалах
. Вплив кордонів розділу на механічні властивості нанокристалічних наноматеріалів
. Закон Хола-Петча
. Сверхпластичность наноструктур
Висновок
Список використаної літератури
Введення
Створення об'ємних полікристалічних матеріалів з розміром зерна менше 100 нм привертає великий інтерес до вивчення їх структури і механічних властивостей.
Аналогічно оптичним або магнітним властивостям, механічні властивості матеріалів зазнають значних змін при зменшенні розмірів зерен. У першу чергу, це обумовлено особливим розподілом дефектів, відмінним від такого в об'ємному матеріалі. Так, теоретична міцність бездефектного кристала на розрив, обумовлена ??сумою енергій зв'язку атомів або молекул, що розташовуються на одиничної площі перетину, значно перевершує експериментальні значення. Крім того, розгляд бездефектного кристала не дасть уявлень про такі важливі властивості матеріалу, як пластичний зсув та межа пружності.
Механічні властивості залежать не тільки від типу дефектів, але і від їх концентрації та розподілу. Однак при зменшенні елементів системи можливе створення такої ситуації, при якій утворення дефекту в окремо взятій частці стане вкрай малоймовірним. Крім того, при малих розмірах нанокристалів дефекти можуть активно взаємодіяти з поверхнею, наприклад, витіснятися з обсягу частинки на її поверхню.
Крім міцності, дефекти кристалічної структури впливають на пластичні властивості матеріалів. Так, наявність дислокацій обумовлює непружні деформації, при яких матеріал необоротно змінюється в результаті навантаження, більшою, ніж межа пружності. Матеріали, практично не містять дефектів (індивідуальні вуглецеві нанотрубки), характеризуються великими значеннями межі пружності і модуля Юнга.
Однак при вивченні механічних властивостей наноматеріалів зазвичай виникають проблеми з реалізацією вимірів: підготовкою зразків необхідних розмірів і форми, віднесенням даних до певних процесів і відтворюваністю результатів. Тому для опису механічних властивостей наноструктурованих матеріалів широко застосовуються теоретичні розрахунки і моделювання.
1. Структура межзеренних кордонів наноструктурованих матеріалів
Більшість наноструктурованих матеріалів можна представити як систему, що складається з упорядкованих областей - зерен, і знаходяться між ними межзеренних кордонів. При цьому, якщо в зернах дотримується однакове впорядкування атомів (відмінності полягають у розмірі та формі зерна), то структура кордонів сильно відрізняється: зокрема, на межзеренних кордонах щільність упаковки може бути на 20-40% менше теоретичної, крім того, можливе пониження координаційної числа в зв'язку з оточенням, відмінним від аналогічного в обсязі зерна. Товщина межзеренное прошарку може варіюватися від 0,5 до 2 нм. Зважаючи особливого будови межзеренних кордонів стан атомів в межзеренное просторі іноді називають газоподобная, що відображає розупорядкування в розташуванні атомів [1].
2. Дефекти в наноструктурованих матеріалах
