پایداری ساختاری مواد نانوکریستالین – رشد دانه

Stability of structural nanocrystalline materials grain growth

پایداری ساختاری مواد نانوکریستالین – رشد دانه

ABSTRACT

Knowledge of the thermal stability of nanocrystalline materials is important for both tech­  nological and scientific reasons. From a technological point of view, the thermal stabil­ ity  is important for consolidation of nanocrystalline particulates without coarsening the  microstructure.That is, many methods, as described in Chapter 2, for synthesis ofnanocrys­ talline  materials result in particulate products which must be consolidated into bulk form. Since most  consolidation processes involve both heat and pressure, the thermal stability of the nanoscale  microstructure is always at risk. The goal of particulate consolidation is to attain essentially  100% theoretical density and good particulate bonding while preventing or minimizing grain growth  of the nanocrystalline grains. Understanding the scientific nature of stability, grain growth of nanocrystalline  microstructures is a criterion for allowing strategies for minimizing grain growth to be devel­  oped. A basic scientific question with regard to nanocrystalline materials is whether their  behavior involves ''new physics" or is simply the expected grain-size-dependent behavior  extrapolated to nanocrystalline grain sizes. Thermal stability is an important phenomenon to be  addressed in this regard. The thermal stability in a broader sense involves not only the  stability of the grain structure, that is the microstructure, but also the stability of the  structure of the grain boundaries in nanocrystalline materials. A number of investigations on the  thermal stability of nanocrystalline materials have been conducted. Grain growth in  nanocrystalline materials has been reviewed by Suryanarayana (1995), Weissmuller (1996), and  Malow and Koch (1996a,b). In this chapter we will discuss the thermal sta­ bility, grain growth  of nanocrystalline materials with reference to experimental methods for measuring grain growth,  grain-growth theories for conventional grain-size materials which may be applicable, grain growth  (secondary recrystallization) at ambient tempera­ tures in nanocrystalline metals, strategies for  inhibition of grain growth in nanocrystalline materials, and examples of experimental studies of  grain-growth kinetics in nanocrystalline materials.

  جهت دانلود رایگان نسخه لاتین این مقاله اینجا کلیک کنید .

 چکیده

شناسایی پایداری حرارتی مواد نانوکریستالی از هر دو نظر علمی و تکنولوژیکی دارای اهمیت است. از نقطه نظر تکنولوژیکی، پایداری حرارتی برای تقویت ذرات نانوکریستالی بدون زبر شدن ریزساختار دارای اهمیت است. روش های بسیاری، برای سنتز مواد نانوکریستالی حاصل از تولید ذرات ریزی که بایستی در قالب بالک جمع شوند، در بخش 2 شرح داده شد. از آنجایی که بیشترین فرایند جمع شدن شامل حرارت و فشار است ، پایداری حرارتی میکروساختار نانومقیاس همیشه در مخاطره است. در اصل هدف از جمع شدن ذرات ریز رسیدن به دانسیته تئوری 100% و اتصال مناسب ذرات است در حالی که رشد دانه ذرات نانوکریستالی را حداقل می کند یا از آن جلوگیری می کند.

برای درک ماهیت علمی پایداری ، رشد دانه ی ریزساختارهای نانوکریستال معیاری برای پذیرفتن استراتژی هایی است که پیشروی رشد دانه را حداقل می کند. یک سوال علمی اساسی با توجه به مواد نانوکریستال این است که آیا رفتار آن ها "فیزیک نوین" را در نظر می گیرد یا در حقیقت این رفتار وابسته به اندازه دانه مورد انتظار برای اندازه های دانه نانوکریستال پیش بینی می شود. پایداری حرارتی یک پدیده مهم است که در این باب بررسی شده است. پایداری حرارتی در یک مفهوم وسیع تر تنها شامل پایداری ساختار دانه که همان ریزساختار است، نمی شود بلکه پایداری ساختار مرزهای دانه در مواد نانوکریستالی را نیز شامل می شود. تعدادی از بررسی ها روی پایداری حرارتی مواد نانوکریستال انجام شده است. رشد دانه در مواد نانوکریستال به وسیله ی Suryanarayana  (1995)، Weissmuller ( 1996) ، و Malow و Koch (1996 a,b) بررسی شده است. در این بخش روی پایداری حرارتی، رشد دانه ی مواد نانوکریستال با رجوع به روش های تجربی برای اندازه گیری رشد دانه، تئوری های رشد دانه برای مواد با اندازه دانه معمولی که ممکن است کاربردی باشد، رشد دانه ( تبلور مجدد) در دماهای محدود در فلزات نانوکریستال، استراتژی هایی برای نمایش رشد دانه در مواد نانوکریستالی، و مثال هایی از بررسی های تجربی سینتیک های رشد دانه در مواد نانوکریستال بحث خواهد شد.