IMGW76

i NANOKOMPOZYTOWE HATERŁU.Y INŻYNIERSKIE

W osram ich larach w wielu ośrodkach naukowych na święcie i w kraju prowadzone są prace rechnologiczne i badania właściwości materiałów konstrukcyjnych i narzędziowych wykonanych z proszków o rozmiarach nanometrycznyeh. Ponieważ w cząstkach o wielkości nanomctryczncj około 40% atomów znajduje się na powierzchni i stanowi granicę rozdziału faz. więc zmienia to zdecydowanie ich właściwości mechaniczne. Materiały te mają też niższe temperatury topnienia i spiekania. co ułatwia wykonywanie kształtek (rozdz. 4.2).

Rys. 8.1. Zależność mikrotwardości ceramiki HO3 w funkcji temperatury spiekania: dla spieków wykonanych z proszków polikrystalicznych (d ■ 12 |un) i z nanoproszków (d " 12 nm): ciśnienie prasowania 1,4 GPa (8]

Stopy metali otrzymane metodą mechaniczne] syntezy (struktura nanometry czna) mają skład fazowy i chemiczny, którego nie można osiągnąć konwencjonalnymi metodami. Także dzięki większej homogenicz-ności materiały te charakteryzują się wyższymi parametrami wytrzymałościowymi. Na rysunku 8.1 przedstawiono przykładowo zależność mikrocwardości ceramiki TiO* w funkcji temperatury spiekania. Twardość rośnie ponad 3 razy dla spieków otrzymanych z ziaren nanokrystalicznych (d = = 12 nm) w porównaniu z ceramiką tradycyjną (d = 1,3 um) [8J. Wybrane właściwości mechaniczne ceramiki TiO? podano w tabeli 8.1.

Tabela 8.1

Twardość HV. krytyczny współczynnik intensywności naprężeń oraz porowatość p ceramiki nanokrystaliczncj Ti0₂ (dla monokryształu TiOj, HV ■ -I GPa) [8]

T*(K)	Po procesie	970	1070	1270
HV (GPa)	22	1.9	6J	10
Ku (MPa - a*)	08	1.0	2.8	23
P(*)	25	20	to	5

Wraz ze wzrostem temperatury spiekania, w przypadku T1O2. rośnie twardość i krytyczny współczynnik intensywności naprężeń, maleje natomiast porowatość. Niskie temperatury spiekania tej ceramiki (T_v < 1270 K) gwarantują mały rozmiar ziaren otrzymanych spieków (d < 70 nm), a tym samym wyższe parametry wytrzymałościowe w porównaniu z polikrystalicznym Ti0₂.

Zmniejszenie wielkości ziaren związków międzymetalicznych i ceramicznych przekształca te materiały w superplastyczne. Niektóre materiały ceramiczne, przy