Объемные наноматериалы. Учебное пособие

Волков Г.М.

Возрастное ограничение: 12+ Жанр: Наука Издательство: Проспект Дата размещения: 02.10.2013 ISBN: 9785392132959 Язык: Объем текста: 176 стр. Формат: epub

Оглавление

Предисловие

Введение

Глава 1. Основы нанотехнологии

1.1. Влияние дисперсности на свойства вещества

1.2. Физико-химические основы наноэффекта

1.3. Критический диаметр наночастиц

1.4. Целевые продукты нанотехнологии

Глава 2. Наночастицы. 2.1. Наночастицы семейства фуллеренов

2.2. Техническое применение наноразмерных частиц

Глава 3. Объемные материалы традиционной технологии. 3.1. Критерии оценки конструкционных свойств

3.2. Сырьевые ресурсы

3.3. Технический потенциал

3.4. Перспективы нанотехнологии

Глава 4. Объемный наноматериал. 4.1. Моностадийное формирование объемного наноматериала

4.2. Машиностроительный потенциал

4.3. Биоинженерный потенциал

Глава 5. Объемный материал с добавкой наночастиц. 5.1. Основы конструирования

5.2. Механика нанокомпозитов

5.3. Матрица объемных нанокомпозитов

5.4. Контактное взаимодействие компонентов

5.5. Техническое применение

Глава 6. Объемный наноструктурированный металл. 6.1. Основы фрагментирования структуры металлов

6.2. Наноструктурированные металлы

6.3. Порошковые наноматериалы

Приложение. Организация практических занятий по изучению предмета «Объемные наноматериалы»

Теоретический семинар «Нанотехнология»

Лабораторная работа «Наноматериалы»

Глоссарий

Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгу

ГЛАВА 6.
ОБЪЕМНЫЙ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫЙ МЕТАЛЛ

6.1. Основы фрагментирования структуры металлов

Технологические принципы измельчения дискретных элементов структуры до наноразмерного диапазона рассмотрим на примере наиболее широко востребованного в инженерной практике в качестве промышленного материала конструкционного назначения — стали.

Сталь представляет собой сплав системы железо-углерод с содержанием углерода в сплаве от 0,03 до 2,14%. Научной основой анализа потенциальных возможностей фрагментирования структуры сталей служит диаграмма состояния сплавов системы железо-углерод. В повседневной практике обычно используют сокращенный вариант названия — диаграмма железо-углерод. Она является основой металловедения. Используя ее, можно определить структуру железоуглеродистых сплавов с любым содержанием углерода при любой заданной температуре. На рисунке 6.1 представлен «стальной» угол диаграммы железо-углерод.

По оси абсцисс диаграммы отложено процентное содержание углерода в железе. Поэтому ее называют осью концентраций. Нулевое содержание углерода соответствует чистому железу.

Сплошные линии на диаграмме представляют собой геометрическое место критических точек, которые были впервые обнаружены основоположником металловедения русским ученым Д.К. Черновым.

Критической точкой называют температуру, при которой происходит изменение кристаллической решетки вещества. Экспериментальное определение критической точки основано на изучении процессов нагрева и охлаждения веществ (рис. 6.2).

При нагреве аморфного вещества оно, постепенно размягчаясь, переходит в жидкое состояние. Температура вещества пропорционально подводимому теплу монотонно возрастает (кривая 1). Охлаждение расплава аморфного вещества приводит к его постепенному загустеванию до исходного состояния. Температура так же монотонно снижается (кривая 1').

Рис. 6.1. Фрагмент диаграммы состояния системы железо-углерод: A, E, G, S, P, Q — стандартные узловые точки; [] — обозначение фазы; [Ж] — жидкий расплав; [А] — аустенит; [Ф] — феррит; [Ц] — цементит;

П — перлит; Цп, Цш — цементит вторичный, третичный; А1 А3, Аст — критические точки; штриховкой выделены однофазные области

В случае нагрева кристаллического вещества (кривая 2) при определенной температуре, которую обозначают Ас (А от фр. arret — остановка, с от фр. chauffe — нагрев), его температура перестает расти, хотя условия теплопередачи не изменились. Об этом свидетельствует продолжающееся повышение температуры нагреваемого рядом с ним в той же печи аморфного вещества. Остается предположить, что подводимое тепло расходуется на разрушение кристаллической решетки, т.е. на плавление. После завершения процесса плавления температура вновь начинает расти.

Рис. 6.2. Схема определения критических точек: 1, 1' — температурная зависимость процессов нагрева и охлаждения аморфного вещества; 2, 2' — температурная зависимость процессов нагрева и охлаждения кристаллического вещества; ∆Tс — степень перегрева; ∆Tr — степень переохлаждения; А — теоретическое значение критической точки; Ас, Ar — экспериментальное значение критической точки при нагреве и охлаждении

В процессе охлаждения расплава кристаллического вещества (кривая 2') при температуре Ar (r от фр. refroidissement — охлаждение) прекращается снижение температуры вещества, несмотря на неизменные условия теплоотвода. Это объясняется образованием кристаллической решетки с выделением теплоты кристаллизации, т.е. той тепловой энергии, которая была ранее затрачена на ее разрушение.

Волков Г.М. Объемные наноматериалы. Учебное пособие

Волков Г.М. Объемные наноматериалы. Учебное пособие

Приведены основные сведения по наноматериаловедению, введено понятие о критическом диаметре наночастиц, представлена методика, а также расчетные и экспериментальные результаты определения верхнего предела наноразмерного интервала дисперсных частиц вещества, теоретически обоснована и практически реализована принципиальная возможность моностадийной технологии объемных наноматериалов, приведены технические данные для выбора основных направлений практического использования достижений наноматериаловедения применительно к будущей специальности студента.<br> Для студентов высших технических учебных заведений, обучающихся по циклу специальностей 190000 «Транспортные средства». Может быть полезно всем студентам высших технических учебных заведений, а также инженерно-техническим работникам, независимо от их будущей или уже приобретенной специальности, в качестве вводного курса в научно-техническое направление «Наноматериалы». <br><br> <h3><a href="https://litgid.com/read/obemnye_nanomaterialy_uchebnoe_posobie/page-1.php">Читать фрагмент...</a></h3>

Внимание! Авторские права на книгу "Объемные наноматериалы. Учебное пособие" (Волков Г.М.) охраняются законодательством!