механохимическое воздействие

Термин

механохимическое воздействие

Термин на английском

mechanical milling and alloying, mechanochemical treatment

Синонимы

Аббревиатуры

Связанные термины

диспергирование, нанопорошок, шаровая мельница

Определение

Механическая обработка твердых смесей, в результате которой происходит пластическая деформация веществ, ускоряется массоперенос, осуществляется перемешивание компонентов смеси на атомарном уровне и активируется химическое взаимодействие твердых реагентов. Механохимическое воздействие как метод высокоэнергетического механического воздействия на твердое тело можно разделить на две основные составляющие: механоактивацию (mechanical milling, mechanical activation) и механическое сплавление, или механосинтез (mechanical alloying, mechanochemical synthesis).

Описание

Механический размол используется не только для измельчения исходного материала, но и для его аморфизации: например, кристаллические интерметаллиды переводят в аморфное состояние механическим размолом. Механическое сплавление обеспечивает массоперенос и химическое взаимодействие порошков чистых элементов, соединений или сплавов. С помощью механического сплавления можно получать вещества как в кристаллическом, так и в аморфном состояниях.

Механическое истирание является не только наиболее производительным способом получения больших количеств нанопорошков различных материалов - металлов, сплавов, интерметаллидов, керамики, композитов. В результате механического истирания и механического сплавления может быть достигнута полная взаимная растворимость в твердом состоянии таких элементов, взаимная растворимость которых в равновесных условиях пренебрежимо мала.

Для механохимического синтеза применяют высокоэнергетичные планетарные, шаровые и вибрационные мельницы; средний размер
получаемых порошков может составлять от 200 до 5-10 нм. Например, механохимический синтез нанопорошков карбидов TiC, ZrC, VC и NbC размолом смеси порошков металла и углерода в шаровой мельнице приводит к образованию карбидов через 4-12 часов размола, а размер карбидных частиц после 48 часов размола составлял 7 ± 1 нм. Порошки нитридов переходных металлов с размером частиц несколько нанометров синтезируют размолом металлических порошков в вибромельнице в атмосфере N₂. Нанокристаллические ОЦК сплавы Fe-Ni и Fe-Al с размером зерен 5-15 нм получают размолом порошков металлов в шаровой вибромельнице в течение 300 часов. Вариантом механохимического синтеза, совмещенного с получением нанокомпозитной смеси, является 100-часовой размол смеси крупнозернистых (~75 мкм) порошков вольфрама, графита и кобальта в заполненной аргоном высокоэнергетичной шаровой мельнице; в результате была получена нанокомпозитная смесь WC-Co из зерен кобальта и карбида вольфрама со средним размером частиц 11-12 нм.

Авторы

• Гусев Александр Иванович, д.ф.-м.н.

Ссылки

1. А. И. Гусев. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. Изд. 2-е, исправленное и дополненное. Москва: Наука-Физматлит, 2007. 416 с.
2. A. I. Gusev, A. A. Rempel. Nanocrystalline Materials. Cambridge: Cambridge International Science Publishing, 2004. 351 pp.

Иллюстрации

Исходная порошковая смесь титана и графита  (а) и очень крупные (до 1 мм) композитные (Ti+C)-частицы порошковой смеси после 3 часов размола  в шаровой мельнице (б). Образование карбида титана начинается после 4 часов размола;  после 11 часов размола возникают агломераты размером до 5-8 мкм, образованные из нанозерен TiC размером 10-100 нм (в),  после 200-часового размола зерна карбида титана TiC имеют размер 2-3 нм и агломерированы в частицы размером 300-400 нм (г).

Теги

механохимия, методы получения нанопорошков

Разделы

Объекты традиционных технологий («нанопорошки», нанопористые материалы, золи, гели, эмульсии, наногетерогенные полимеры и т.д.)
Технология

(Источник: «Словарь основных нанотехнологических терминов РОСНАНО»)