Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nghiên cứu về quá trình sintering ở áp suất và nhiệt độ cao của vật liệu NiAl dạng khối cấu trúc nano
Tóm tắt
Các vật liệu NiAl cấu trúc nano dạng khối đã được chế tạo ở áp suất và nhiệt độ cao (0–5,0 GPa và 600–1500 °C, tương ứng). Các mẫu đã được nung kết được đặc trưng bằng phương pháp nhiễu x-ray, kính hiển vi điện tử quét, đo độ dày và độ cứng theo phương pháp ấn sâu. Kết quả cho thấy rằng các hạt nano NiAl có thể có một lớp bề mặt nén, điều này có thể là lý do khiến việc tăng cường độ của vật liệu NiAl bằng phương pháp nung kết thông thường trở nên khó khan và tại sao nung kết ở áp suất cao lại là một phương pháp hiệu quả. Chúng tôi cũng quan sát thấy rằng NiAl có cấu trúc B2 có thể trải qua sự chuyển pha phụ thuộc vào nhiệt độ và có thể được chuyển đổi thành Al0,9Ni4,22 dưới 1000 °C lần đầu tiên. Điều thú vị là độ cứng Vickers giảm khi kích thước hạt giảm xuống dưới ∼30 nm, cho thấy hiện tượng ngược lại của hiệu ứng Hall-Petch có thể được quan sát thấy trong các mẫu NiAl nano-polycrystalline (n-NiAl). Hơn nữa, một diễn giải sơ bộ đã được phát triển cho quá trình nanosintering áp suất cao, dựa trên mô hình lớp - lõi của các hạt nano.
Từ khóa
#NiAl #cấu trúc nano #sintering #áp suất cao #nhiệt độ cao #độ cứng VickersTài liệu tham khảo
K. Gschneidner, Jr., A. Russell, A. Pecharsky, J. Morris, Z.H. Zhang, T. Lograsso, D. Hsu, C.H.C. Lo, Y.Y. Ye, A. Slager, and D. Kesse: A family of ductile intermetallic compounds. Nat. Mater. 2, 587 (2003)
R. Nakamura, K. Fujita, Y. Iijima, and M. Okada: Diffusion mechanisms in B2 NiAl phase studied by experiments on Kirkendall effect and interdiffusion under high pressures. Acta Mater. 51, 3861 (2003)
C.M. Li, H. Lei, Y.J. Tang, J.S. Luo, W. Liu, and Z.M. Chen: Production of copper nanoparticles by the flow-levitation method. Nanotechnology 15, 1866 (2004)
R.L. Coble: Sintering crystalline solid. J. Appl. Phys. 32, 787 (1961)
C.P. Cameron and R. Raj: Grain-growth transition during sintering of colloidally prepared alumina powder compacts. J. Am. Ceram. Soc. 71, 1031 (1988)
I.W. Chen and X.H. Wang: Sintering dense nanocrystalline ceramics without final-stage grain growth. Nature 404, 168 (2000)
S.C. Liao, K.D. Pae, and W.E. Mayo: High pressure and low temperature sintering of bulk nanocrystalline TiO2. Mater. Sci. Eng., A 204, 152 (1995)
S.C. Liao, Y.J. Chen, B.H. Kear, and W.E. Mayo: High pressure/ low temperature sintering of nanocrystalline alumina. Nanostruct. Mater. 10, 1063 (1998)
B. Palosz, S. Stelmakh, E. Grzanka, S. Gierlotka, R. Pielaszek, U. Bismayer, S. Werner, and W. Palosz: High pressure x-ray diffraction studies on nanocrystalline materials. J. Phys.: Condens. Matter 16, S353 (2004).
B. Palosz, S. Stelmakh, E. Grzanka, S. Gierlotka, S. Nauyoks, T.W. Zerda, and W. Palosz: Origin of macrostrains and micro-strains in diamond-SiC nanocomposites based on the core-shell model. J. Appl. Phys. 102, 074303 (2007)
K.A. Padmanabhan: Mechanical properties of nanostructured materials. Mater. Sci. Eng., A 304-306, 200 (2001)
Y.S. Zhao, J.Z. Zhang, B. Clausen, T.D. Shen, G.T. Gray III, and L.P. Wang: Thermomechanics of nanocrystalline nickel under high pressure-temperature conditions. Nano Lett. 7, 426 (2006)
Y.J. Wang, J.Z. Zhang, and Y.S. Zhao: Strength weakening by nanocrystals in ceramic materials. Nano Lett. 7, 3196 (2007)
L.M. Fang, D.W. He, C. Chen, L.Y. Ding, and X.J. Luo: Effect of precompression on pressure-transmitting efficiency of pyrophyllite gaskets. High Pressure Res. 27, 367 (2007)
L. Lei, D.W. He, Y.T. Zou, W. Zhang, Z. Wang, M. Jiang, and M.L. Du: Phase transitions of LiAlO2 at high pressure and high temperature. J. Solid State Chem. 181, 1810 (2008)
D.W. He, M. Akaishi, and T. Tanaka: High pressure synthesis of cubic boron nitride from Si-hBN system. Diamond Relat. Mater. 10, 1465 (2001)
B. Palosz, E. Grzanka, S. Gierlotka, S. Stelmakh, R. Pielaszek, W. Lojkowski, U. Bismayer, J. Neuefeind, H.P. Weber, and W. Palosz: Application of x-ray powder diffraction to nano-materials: Determination of the atomic structure of nanocrystals with relaxed and strained surfaces. Phase Trans. 76, 171 (2003)
B. Palosz, E. Grzanka, S. Gierlotka, S. Stelmakh, P. Pielaszek, U. Bismayer, J. Neuefeind, H.P. Weber, and W. Palosz: Diffraction studies of nanocrystals: Theory and experiment. Acta Phys. Pol., A 102 (1), 57 (2002).
F. Lechermann and M. Fähnle: Ab-initio statistical mechanics for the phase diagram of NiAl including the effect of vacancies. Phys. Status Solidi B 224, R4 (2001).
Y.H. Zhao, K. Zhang, and K. Lu: Structure characteristics of nanocrystalline element selenium with different grain sizes. Phys. Rev. B: Condens. Matter 56, 14322 (1997)
T.K. Roy, D. Bhowmick, D. Sanyal, and A. Chakrabarti: Sintering studies of nano-crystalline zinc oxide. Ceram. Int. 34, 81 (2008)
D.W. He and T.S. Duffy: X-ray diffraction study of the static strength of tungsten to 69 GPa. Phys. Rev. B: Condens. Matter 73, 134106 (2006)
G. Skandan, H. Hahn, B.H. Kear, M. Roddy, and W.R. Cannon: The effect of applied stress on densification of nanostructured zirconia during sinter-forging. Mater. Lett. 20, 305 (1994)
R.L. Coble: Diffusion models for hot pressing with surface energy and pressure effects as driving forces. J. Appl. Phys. 41, 4798 (1970)
D.R. Uhlmann, J.F. Hays, and D. Turnbull: The effect of high pressure on crystallization kinetics with special reference to fused silica. Phys. Chem. Glasses 7, 159 (1966)
G.Q. Lu, E. Nygren, M.J. Aziz, D. Turnbull, and C.W. White: Pressure-enhanced solid phase epitaxy of germanium. Appl. Phys. Lett. 56, 137 (1990)
D.W. He, Q. Zhao, W.H. Wang, R.Z. Che, J. Liu, X.J. Luo, and W.K. Wang: Pressure-induced crystallization in a bulk amorphous Zr-based alloy. J. Non-Cryst. Solids 297, 84 (2002)
J.A. Varela, O.J. Whittemore, and E. Longo: Pore size evolution during sintering of ceramic oxides. Ceram. Int. 16, 177 (1990)
C.T. Liu, E.P. George, P.J. Maziasz, and J.H. Schneibel: Recent advances in B2 iron aluminide alloys: Deformation, fracture and alloy design. Mater. Sci. Eng., A 258, 84 (1998)
E.O. Hall: The deformation and ageing of mild steel: III. Discussion of results. Proc. Phys. Soc., Ser. B 64, 747 (1951)
N.J. Petch: The cleavage strength of polycrystals. J. Iron Steel Res. Inst. 174, 25 (1953)
M.A. Meyers, A. Mishra, and D.J. Benson: Mechanical properties of nanocrystalline materials. Prog. Mater. Sci. 51, 427 (2006)
S. Yip: The strongest size. Nature 391, 532 (1998)
C.E. Carlton and P.J. Ferreira: What is behind the inverse Hall-Petch effect in nanocrystalline materials?Acta Mater. 55, 3749 (2007)
K.A. Padmanabhan, G.P. Dinda, H. Hahn, and H. Gleiter: Inverse Hall-Petch effect and grain boundary sliding controlled flow in nanocrystalline materials. Mater. Sci. Eng., A 452-453, 462 (2007)