Твердость, предел текучести и прочность
Наноматериалы обладают высокой прочностью, но низкой пластичностью, что вызвано подавлением процессов генерации и движения дислокаций из-за малого размера зерна. Механические свойства нанокристаллических материалов существенно зависят от размера зерен. При больших размерахзерен рост прочности и твердости с уменьшением размера зерен обусловлен границами зерен, которые являются препятствиями для движения дислокаций, а в материале с зернами нанометровых размеров рост прочности обусловлен низкой плотностью подвижных дислокаций и трудностью образования новых дислокаций. Микротвердость нанокристаллических материалов в 2-7 раз выше, чем твердость крупнозернистых аналогов, и не зависит от получения материала. Размер зерна является определяющим параметром для механических свойств наноматериалов. При малых размерах зерна почти полностью отсутствуют дислокационные механизмы упрочнения, и границы являются основным источником упрочнения материала. Различие микротвердостей нано- и микрокристаллических сплавов не такое значительное. Установлено, что такие наноматериалы, как Se, Fe-Si-B, Fe-Mo-Si-B, тверже, чем соответствующие крупнозернистые материалы, а, например, образцы нанокристаллического Ni-P имеют меньшую твердость, чем соответствующие более крупнозернистые n-образцы. Уменьшение зерна на два порядка (от 1 до 10 -2 мкм) позволяет ожидать увеличения предела текучести и твердости не менее чем на один порядок величины Твердость металлических наноматериалов в 3-5 раз выше твердости крупнозернистых материалов, а для неметаллических хрупких материалов – в 2-3 раза.
ВЫВОД
Механические свойства наноматериалов: 1. Это многоуровневый характер влияния на прочность и особенно на пластичность не только размера зерна, но и пористости, наличия примесей, пограничных сегрегаций и включений, текстуры, остаточных напряжений, природы границ и др. 2. При анализе размерных зависимостей использование такого понятия, как средний размер кристаллитов не всегда может дать исчерпывающую информацию и во многих случаях следует принимать во внимание распределение зерен по размерам. Небольшие количества больших зерен могут быть довольно значительными по объему и соответственно могут влиять на те или иные свойства наноматериалов. 3. В силу ограниченности числа образцов многие результаты кажутся недостаточно представительными и нуждаются в дополнительной и независимой проверке. Все это делает проведение исследований в этом направлении и анализ полученных результатов достаточно не простым и свидетельствует, наряду с отмеченными ранее некоторыми из нерешенных вопросов, о необходимости проведения дополнительных работ.
ЛИТЕРАТУРА
1. «Наноструктурные материалы», 2005 г. Р.А. Андриевский, А.В. Рагатуля 2. «Физическое материаловедение наноструктурных материалов», 2007 г. В.А. Поздняков
|
