Наноматериалдардың механикалық касиеттері

Наноматериалдардың қаттылығы, беріктілігі, пластикалығы, серпімділік сипаттамалары бөлме температурасында, төменгі және жоғары температураларда қарқынды зерттелінуде. Қолданылу аумағына тәуелсіз кез-келген материал белгілі бір механикалық талаптарға сай келуі қажет.

5.12-суретте қарқынды ұнтақтау көмегімен ұнтақтарды ыстық престеу арқылы алынған темір дәнектері өлшемінің қаттылық, беріктілік және салыстырмалы ұзаруға әсері көрсетілген. Наноматериалдардың бөліну беттері (дәнек шекаралары) дислокация мен сызаттардың таралуына кедергі болады, бұл наноматериалдардың беріктілігі мен қаттылығының өзге бұрмалаушы факторлар болмағандағы артуын болжайды және түсіндіреді.



5.12-сурет. Дәнек өлшемінің материал қасиеттеріне әсері а- темір үлгісінің қаттылығы (1) мен беріктілігінің (2) дәнек өлшеміне тәуелділігі; 6 - салыстырмалы ұзарудың тәуелділігі: 1 - мыс, 2- күміс, 3 - палладий, 4- алюминий мен цирконий кұймасы, 5 - алюминий мен титан құймасы

Наноматериалдардың механикалық қасиеттерін зерттеу кезінде олардағы кеуектер және т.б. ақаулар, қалдық кернеу, дәнек ішіндегі және бөліну бетіндегі қоспалар ескерілуі кажет.

Наноматериалдардың салыстырмалы тығыздығының нанокристалды TiN қаттылығы мен серпімділік модуліне жоғары температура мен қысымдағы әсері 5.13-суретте көрсетілген. Бұл суреттен тәуелділік түзу сызықты болатынын көруге болады.



5.13-сурет. Нанокристалды TiN үлгілерінің микрокаттылығы (а) және Юнг модулінің (б) үлгінің салыстырмалы тығыздығына тәуелділігі: (1) 80 нм, (2) 70 нм, (3) 18 нм, (4) 16 нм өлшемді бөлшектер

Ірі металл кристалдарының қаттылығына (беріктілік) дәнек өлшемінің әсері Холл-Петч (5.4) теңдеуімен өрнектеледі:

мұндағы -қаттылық, аққыштық шегі, дәнек қаттылығы, ішкі кернеу, k-пропорционалдық коэффициенті.

(5.4) өрнек көптеген тәжірибелер нәтижесінде алынып, кейінірек дислокациялық топталуды талдау нәтижесінде теориялық түрде де дәлелденіп енгізілді.