|
|
|
Главная --> Справочник терминов Формирование структуры и формирование наноструктур 9 1.2. Формирование наноструктур при интенсивной пластической деформации. 19 К счастью, многие из упомянутых проблем могут быть преодолены при использовании методов обработки, названной нами интенсивной пластической деформацией (ИПД) [3, 8]. Задачей методов ИПД является формирование наноструктур в массивных металлических образцах и заготовках путем измельчения их микроструктуры до наноразмеров. Хорошо известно, что путем значительных деформаций при низкой температуре, например, в результате холодной прокатки или вытяжки [9-11], можно очень сильно измельчить структуру металлов. Однако полученные структуры являются обычно ячеистыми структурами или субструктурами, имеющими границы с малоугловыми разориентировками. Вместе с тем рассматриваемые наноструктуры являются ультрамелкозернистыми структурами зеренного типа, содержащими преимущественно болыпеугловые границы зерен [8, 12]. Создание таких наноструктур может быть осуществлено методами ИПД, позволяющими достичь очень больших деформаций при относительно низких температурах в условиях высоких приложенных давле- И ФОРМИРОВАНИЕ НАНОСТРУКТУР Можно сформулировать несколько требований к методам интенсивной пластической деформации, которые следует учитывать при их развитии для получения наноструктур в объемных образцах и заготовках. Это, во-первых, важность получения ультрамелкозернистых структур, имеющих преимущественно больше-угловые границы зерен, поскольку именно в этом случае происходит качественное изменение свойств материалов (гл. 4,5). Во-вторых, формирование наноструктур, однородных по всему объему образца, что необходимо для обеспечения стабильности свойств полученных материалов. В-третьих, образцы не должны иметь механических повреждений или разрушений несмотря на их интенсивное деформирование. Эти требования не могут быть реализованы путем использования обычных методов обработки металлов давлением, таких как прокатка, вытяжка или экструзия. Для формирования наноструктур в объемных образцах необходимым является использование специальных механических схем деформирования, позволяющих достичь больших деформаций материалов при относительно низких температурах, а также определение оптимальных режимов обработки материалов. К настоящему времени большинство результатов получено с использованием двух методов ИПД — кручения под высоким давлением и РКУ-прессования. Имеются также работы по получению нано- и субмикрокристаллических структур в ряде металлов и сплавов путем использования всесторонней ковки [16, 17 и др.], РКУ-вытяжки [18], метода «песочных часов» [19]. Гл. 1. Методы деформации и формирование наноструктур 12 Гл.1. Методы деформации и формирование наноструктур эквивалентную деформацию ?экв- Согласно критерию Мизеса Оба этих замечания свидетельствуют, что величины деформации, рассчитанные с помощью указанных выше уравнений, лишь примерно равны реальным степеням деформации. Более того, формирование наноструктуры при ИПД происходит под действием не только внешних, но и внутренних напряжений (см. § 1.2). Вместе с тем, между величиной последних и истинными деформациями нет жесткой связи. Подтверждением этого является формирование обычно однородной структуры по диаметру образцов, подвергнутых ИПД кручением, хотя в соответствии с выражениями (1.1) и (1.2) в центре образцов не должно происходить существенного измельчения микроструктуры. В связи с этим при исследовании процессов эволюции микроструктуры в ходе ИПД кручением часто более правильно рассматривать число оборотов, а не величину деформации, рассчитанную с помощью аналитических выражений. Это положение становится особенно важным при обработке труднодеформируемых или хрупких материалов, где возможно проскальзывание между бойками и образцом или растрескивание последнего. Для их устранения необходимо повышение приложенного давления, но это создает дополнительные технологические трудности в подборе более прочного материала бойков, оптимизации конструкции оснастки. 14 Гл. 1. Методы деформации и формирование наноструктур 16 Гл.1. Методы деформации и формирование наноструктур 18 Гл. 1. Методы деформации и формирование наноструктур 10. Какие факторы влияют на формирование структуры лромыслового-завода? 3.1. Формирование структуры . 45 / — элементарные стадии (/ — перемещение сыпучих твердых материалов; 2 — плавление; 3 — перекачивание и создание давления; 4 — смешение; 5 — дегазация и разделение); // — формование (6 — экструзионное формование — моноволокна, пленки, листы, профили, трубы и трубки, наложение оболочек на провода и кабели; 7 — формование и разлив — литье под давлением,* компрессионное''формование, трансферное формование, разлив; 8 —• вторичное формование — термоформование, раздув, изготовление пленки рукавным методом, холодное формование; 9 — каландрование и нанесение покрытий — каландрование, шпрединго-вание; 10 — оболочковое формование — макание, обратное макание, напыление порошком, ротационное формование); /// — отделочные операции (механическая сборка, склеивание, сварка, герметизация; окраска; гальваническая металлизация; вакуумная металлизация; типографская печать; формирование надмолекулярных структур); IV — формирование структуры в процессах переработки; V — инженерные основы переработки полимеров (11 — механика сплошных сред; 12 — теория смешения; 13 — механика твердого тела; 14 — реология расплавов полимеров); VI — наука о полимерах (IS — физика полимеров; 16 — химия полимеров). 3.1. Формирование структуры Развитие математических моделей полимерных процессов [77, 78] позволяет рассчитывать показатели структуры полимера по математической модели процесса, основой которой является многостадийная кинетическая схема образования полимерной молекулы (см. гл. 4). В результате такого моделирования удается не только рассчитать показатели структуры полимера (среднечисленную и среднемассовую молекулярные массы, а также значения длинноцепной и короткоцепной раз-ветвленностей и винилиденовой ненасыщенности), но и установить влияние различных условий проведения процесса на формирование структуры, а следовательно, и свойств полимера. При дальнейшем повышении температуры до 270...280°С и выше начинает разрушаться и кристаллическая часть, причем температура начала декристаллизации зависит от структуры кристаллической решетки, т.е. от полиморфной модификации целлюлозы. При температуре около 340°С происходит полная аморфизация со значительной потерей массы (до 60%). Затем начинается переход аморфизированной структуры целлюлозы в карбонизованную (формирование структуры угля). В результате экзотермических реакций выделяется теплота и образуются газообразные и жидкие продукты распада. К 400...450°С выделение жидких продуктов заканчивается и образуется целлюлозный уголь, сохраняющий фибриллярную структуру. При более высоких температурах фибриллярная структура может перестраиваться в графитоподобную. выше 450°С Формирование структуры угля из конденсированных много- 14. Формирование структуры поверхности в процессе размола волокнистых материалов, составляющее наиболее ответственный момент технологии производства бумаги, картонов, искусственной кожи, является одним из наиболее практически важных и вместе с тем недостаточно изученных областей механохимии. Большинство работ в этой области игнорирует его механохимич векую природу, что серьезно тормозит поиски принципиально новых технологических основ приготовления волокнистых дисперсий в бумажной и других отраслях производства. Поиски методов «равмола» в жидких средах синтетических волокон, их фибриллизащии и образования синтетической «массы», пригодной для отлива бумаги,— одно из самых перспективных направлений физико-химической механики и механохимии. Эти различия связаны также и с тем, что химический состав и строение каучуков влияют на формирование структуры вулканизационной сетки, прежде всего «а соотношение ее активной и неактивной доли, поскольку химическое строение каучуков влияетша развитие процессов деструкции и модификации цепей, протекающих при вулканизации одновременно с процессом структурирования. Дальнейшая термообработка при 160° С вновь ведет к появлению гетерогенности, некоторому понижению средней плотности и появлению областей пониженной плотности. Эти данные указывают на то, что введение поверхности раздела полимера с наполнителем (твердым телом) приводит к изменению структуры трехмерного полимера и появлению разрыхленных напряженных областей. Так, в наполненных полимерных системах есть разрыхленные области, плотности которых на 5—6% ниже, чем в ненаполненных. Однако затормаживающее влияние наполнителя на формирование структуры можно уменьшить последующей термообработкой при 80° С и даже свести на нет. Рассмотрение другой стороны проблемы — физико-химической основы получения композиционных наполненных материалов, связанной с поверхностными явлениями на границе раздела полимер — твердое тело, — было впервые дано нами в монографии «Физико-химия наполненных полимеров», изданной в Киеве в 1967 г. [10]. В этой монографии была предпринята попытка предложить единый физико-химический подход, основанный на современных представлениях о строении и свойствах макромолекул, для рассмотрения совокупности факторов, определяющих как формирование структуры наполненных полимеров, так и их свойства.  Фибриллярных кристаллов Фиксированном положении Фильтрата полученного Фильтрату добавляют Фильтрованием промывают Фильтрующие материалы Фарфоровой пластинке Фильтруют примечание Фиолетовые кристаллы |
- |
Навигация