Struktura krystaliczna i amorficzna metali

Podobne dokumenty
Technologie wytwarzania metali. Odlewanie Metalurgia proszków Otrzymywanie monokryształów Otrzymywanie materiałów superczystych Techniki próżniowe

Technologie wytwarzania metali. Odlewanie Metalurgia proszków Otrzymywanie monokryształów Otrzymywanie materiałów superczystych Techniki próżniowe

KRYSTALIZACJA METALI I STOPÓW. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

MATERIAŁOZNAWSTWO. dr hab. inż. Joanna Hucińska Katedra Inżynierii Materiałowej Pok. 128 (budynek Żelbetu )

Targi POL-EKO-SYSTEM. Strefa RIPOK NANOODPADY JAKO NOWY RODZAJ ODPADÓW ZAGRAŻAJĄCYCH ŚRODOWISKU

STRUKTURA CIAŁA STAŁEGO

Szkła. Forma i odlewy ze szkła kwarcowego wykonane w starożytnym Egipcie (około roku 2500 p.n.e.)

STRUKTURA STOPÓW CHARAKTERYSTYKA FAZ. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

MATERIAŁY KOMPOZYTOWE

Klasyfikacja przemian fazowych

Kompozyty Ceramiczne. Materiały Kompozytowe. kompozyty. ziarniste. strukturalne. z włóknami

Nowoczesne materiały konstrukcyjne : wybrane zagadnienia / Wojciech Kucharczyk, Andrzej Mazurkiewicz, Wojciech śurowski. wyd. 3. Radom, cop.

BUDOWA STOPÓW METALI

BUDOWA KRYSTALICZNA CIAŁ STAŁYCH. Stopień uporządkowania struktury wewnętrznej ciał stałych decyduje o ich podziale

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

Struktura materiałów. Zakres tematyczny. Politechnika Rzeszowska - Materiały lotnicze - I LD / dr inż. Maciej Motyka.

Szkło kuloodporne: składa się z wielu warstw różnych materiałów, połączonych ze sobą w wysokiej temperaturze. Wzmacnianie szkła

Nanokompozyty polimerowe. Grzegorz Nieradka Specjalista ds. procesu technologicznego Krosno,

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA w elektronice

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA

3. Materiały stosowane do budowy maszyn elektrycznych

Rok akademicki: 2016/2017 Kod: RBM ET-s Punkty ECTS: 3. Poziom studiów: Studia II stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

Technologie wytwarzania. Opracował Dr inż. Stanisław Rymkiewicz KIM WM PG

Technologia i zastosowanie

Wykład XIII: Właściwości magnetyczne. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

30/01/2018. Wykład XII: Właściwości magnetyczne. Zachowanie materiału w polu magnetycznym znajduje zastosowanie w wielu materiałach funkcjonalnych

PODSTAWY INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

WYBRANE MASYWNE AMORFICZNE I NANOKRYSTALICZNE STOPY NA BAZIE ŻELAZA - WYTWARZANIE, WŁAŚCIWOŚCI I ZASTOSOWANIE

STRUKTURA MATERIAŁÓW

Recenzja. (podstawa opracowania: pismo Dziekana WIPiTM: R-WIPiTM-249/2014 z dnia 15 maja 2014 r.)

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE PLASTYCZNOŚĆ. Zmiany makroskopowe. Zmiany makroskopowe

MATERIAŁOZNAWSTWO. Prof. dr hab. inż. Andrzej Zieliński Katedra Inżynierii Materiałowej Pok. 204

MAGNETO Sp. z o.o. Możliwości wykorzystania taśm nanokrystalicznych oraz amorficznych

Forum BIZNES- NAUKA Obserwatorium. Kliknij, aby edytować styl wzorca podtytułu. NANO jako droga do innowacji

Materiałoznawstwo optyczne CERAMIKA OPTYCZNA

Fizyka 2. Janusz Andrzejewski

Nowoczesne metody metalurgii proszków. Dr inż. Hanna Smoleńska Materiały edukacyjne DO UŻYTKU WEWNĘTRZNEGO Część III

MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, sem. I. dr inż. Hanna Smoleńska

(12) OPIS PATENTOWY. (54) Sposób wytwarzania rdzenia magnetycznego z miękkiego stopu magnetycznego na bazie żelaza mającego strukturę nanokrystaliczną

DEFEKTY STRUKTURY KRYSTALICZNEJ

MATERIAŁY SUPERTWARDE

Charakterystyka składników - ŻELAZO Duże rozpowszechnienie w przyrodzie ok. 5% w skorupie ziemskiej. Rudy żelaza:

Wybrane przykłady zastosowania materiałów ceramicznych Prof. dr hab. Krzysztof Szamałek Sekretarz naukowy ICiMB

Metale nieżelazne - miedź i jej stopy

Wstęp. Krystalografia geometryczna

Laboratorium inżynierii materiałowej LIM

MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, sem. I. dr inż. Hanna Smoleńska

NADPRZEWODNIKI WYSOKOTEMPERATUROWE (NWT) W roku 1986 Alex Muller i Georg Bednorz odkryli. miedziowo-lantanowym, w którym niektóre atomy lantanu były

Kompozyty. Czym jest kompozyt

σ c wytrzymałość mechaniczna, tzn. krytyczna wartość naprężenia, zapoczątkowująca pękanie

Politechnika Lubelska Wydział Elektrotechniki i Informatyki Katedra Urządzeń Elektrycznych i Techniki Wysokich Napięć. Dr hab.

Nadprzewodniki. W takich materiałach kiedy nastąpi przepływ prądu może on płynąć nawet bez przyłożonego napięcia przez długi czas! )Ba 2. Tl 0.2.

Stopy żelaza z węglem

Ciekłe kryształy. - definicja - klasyfikacja - własności - zastosowania

MIKROSKOPIA METALOGRAFICZNA

Nauka o Materiałach dr hab. inż. Mirosław Bućko, prof. AGH B-8, p. 1.13, tel

30/01/2018. Wykład VII: Kompozyty. Treść wykładu: Kompozyty - wprowadzenie. 1. Wprowadzenie. 2. Kompozyty ziarniste. 3. Kompozyty włókniste

Poliamid (Ertalon, Tarnamid)

Metale i niemetale. Krystyna Sitko

Nauka o Materiałach Wykład II Monokryształy Jerzy Lis

Wykład VII: Kompozyty. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

forma studiów: studia stacjonarne Liczba godzin/tydzień: 2W, 1Ć 1W e, 3L PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Kierunek INŻYNIERIA MATERIAŁOWA. Nazwa przedmiotu Materiały kompozytowe Kod IM/48.6 Semestr VI Godziny 1 Punkty 1 w c l p s

Nauka o Materiałach. Wykład XI. Właściwości cieplne. Jerzy Lis

Techniki wytwarzania - odlewnictwo

Zamiast przewodnika z miedzi o bardzo dużych rozmiarach możemy zastosowad niewielki nadprzewodnik niobowo-tytanowy

PL B1. Uniwersytet Śląski w Katowicach,Katowice,PL BUP 20/05. Andrzej Posmyk,Katowice,PL WUP 11/09 RZECZPOSPOLITA POLSKA

Specjalistyczne Obserwatorium Nanotechnologii i Nanomateriałów

WŁASNOŚCI CIAŁ STAŁYCH I CIECZY

PIERWIASTKI STOPOWE W STALACH. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Leon Murawski, Katedra Fizyki Ciała Stałego Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej

MATERIAŁY: CHARAKTERYSTYKA, KLASY, WŁASNOŚCI. Wykład 1

PLAN STUDIÓW Wydział Chemiczny, Wydział Mechaniczny, Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej Inżynieria materiałowa. efekty kształcenia

CHARAKTERYSTYKA ZMIAN STRUKTURALNYCH W WARSTWIE POŁĄCZENIA SPAJANYCH WYBUCHOWO BIMETALI

1) Rozmiar atomu to około? Która z odpowiedzi jest nieprawidłowa? a) 0, m b) 10-8 mm c) m d) km e) m f)

Kierunek i poziom studiów: Chemia budowlana, II stopień Sylabus modułu: Chemia ciała stałego 0310-CH-S2-B-065

Podział ciał stałych ze względu na strukturę atomowo-cząsteczkową

LABORATORIUM SPEKTRALNEJ ANALIZY CHEMICZNEJ (L-6)

Nauka o Materiałach. Wykład IV. Polikryształy I. Jerzy Lis

P L O ITECH C N H I N KA K A WR

CIEPLNE I MECHANICZNE WŁASNOŚCI CIAŁ

Podstawy fizyki wykład 4

Właściwości kryształów

Szkła specjalne Przejście szkliste i jego termodynamika Wykład 5. Ryszard J. Barczyński, 2017 Materiały edukacyjne do użytku wewnętrznego

Politechnika Gdańska, Inżynieria Biomedyczna. Przedmiot: BIOMATERIAŁY. Metody pasywacji powierzchni biomateriałów. Dr inż. Agnieszka Ossowska

PODSTAWY DOBORU MATERIAŁÓW INŻYNIERSKICH konspekt

STRUKTURA MATERIAŁÓW. Opracowanie: Dr hab.inż. Joanna Hucińska

Czym jest prąd elektryczny

Materiały nieorganiczne można otrzymywać drogą pirolizy (termicznej przebudowy) materiałów organicznych Procesy takie mogą prowadzić do otrzymywania

Wykład IV: Polikryształy I. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

Materiały budowlane - systematyka i uwarunkowania właściwości użytkowych

Wykład IX: Odkształcenie materiałów - właściwości plastyczne

CHARAKTERYSTYKA KOMPOZYTÓW Z UWZGLĘDNIENIEM M.IN. POZIOMU WSKAŹNIKÓW WYTRZYMAŁOŚCIOWYCH, CENY.

FRIATEC AG. Ceramics Division FRIDURIT FRIALIT-DEGUSSIT

Pytania z przedmiotu Inżynieria materiałowa

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Inżynieria Materiałowa Studia I stopnia

Grafen perspektywy zastosowań

Utrwalenie wiadomości. Fizyka, klasa 1 Gimnazjum im. Jana Pawła II w Sułowie

dr Rafał Szukiewicz WROCŁAWSKIE CENTRUM BADAŃ EIT+ WYDZIAŁ FIZYKI I ASTRONOMI UWr

Wydział Metalurgii i Inżynierii Materiałowej Akademia Górniczo-Hutnicza Kraków

Transkrypt:

Co to jest ciało amorficzne? Ciało amorficzne (bezpostaciowe) jest to ciało stałe nie wykazujące charakterystycznego dla kryształu okresowego uporządkowania atomów (cząsteczek) i wynikających z niego właściwości.

Materiały amorficzne Cząsteczki są ułożone w sposób dość chaotyczny, bardziej zbliżony do spotykanego w cieczach. Z tego powodu ciało takie dość często nazywa się stałą cieczą przechłodzoną. Warstwa krystaliczna pomiędzy warstwami amorficznymi.

Postać amorficzną wyróżniamy w takich grupach materiałów jak: szkła metale i ich stopy stopy polimerów Struktura amorficzna Struktura krystaliczna

Metale i ich stopy o budowie amorficznej Faza amorficzna rzadko występuje w całej objęto tości substancji spotykanych w praktyce, lecz zwykle współistnieje z fazą krystaliczną.. W ciałach ach takich pojawiają się wówczas wczas domeny (niewielkie obszary) fazy krystalicznej, przemieszane z domenami fazy amorficznej. Struktura metalu Zmieniając c warunki schładzania cieczy, można zmieniać proporcje jednej fazy do drugiej w dość szerokim zakresie.

Otrzymywanie Metal w stanie ciekłym jest zamrażany w bardzo szybkim tempie (1000K/s). W trakcie tak nagłego schładzania cząsteczki nie zdążą utworzyć sieci krystalicznej i pozostają we wcześniejszej pozycji. Charakterystyczną cechą tego typu materiałów jest zdolność do ciągłego i odwracalnego przejścia ze stanu stałego w stan ciekły pod wpływem zmian temperatury i ciśnienia.

Szkło metaliczne 30µm x30µm Otrzymywane w ten sposób materiały y amorficzne noszą nazwę tzw.szk szkła a metalicznego, które posiada budowę jak zwykłe szkło o okienne. Szkło metaliczne (AL 87 NI 8.7 Y 4.3 )

Własności szkła metalicznego Materiał nie ma właściwości typowych dla szkła. Jest to jednocześnie amorficzny metal i metaliczne szkło wykazujące charakterystyczne cechy dla obydwu grup materiałów. Szkło metaliczne [żelazo (czerwony), cyrkon (niebieski), bor (srebrny)]

Własności szkła metalicznego Szkło metaliczne jest trzy razy bardziej wytrzymałe od najlepszych stali i dziesięć razy bardziej sprężyste.

Amorficzne stopy polimerów Ogólne zachowanie polimerów amorficznych jest w dużym stopniu uzależnione od ich temperatury zeszklenia Tg. Poniżej tej temperatury cząsteczki są w zasadzie zablokowane w stanie stałym. Tworzywo charakteryzuje się sztywnością i dużą odpornością na pełzanie, ale jednocześnie wykazuje tendencje do kruchości i wrażliwości na zmęczenie.

Nanomateriały Nanomateriałem przyjęto nazywać polikrystaliczną substancję złożoną z ziaren nie przekraczającą 100 nanometrów (nm). Jest nim zwykle wielkość ziarna, lecz może być też grubość warstw wytworzonych lub nałożonych na podłożu. Granica wielkości nanomateriałów jest różna dla materiałów, o różnych własnościach użytkowych i na ogół wiąże się z pojawieniem nowych jakościowo właściwości po jej przekroczeniu.

1 nano = 10-9 m Nanokryształami mogą być czyste materiały, ich stopy jak również tworzywa ceramiczne, szkła. Porównując materiały polikrystaliczne z materiałami nanokrystalicznymi, warto zwrócić uwagę na liczbę atomów w każdym z nich. Przykładowo, w 1µm 3 diamentu jest 176 bilionów atomów węgla,natomiast w 1nm 3 tylko176.

Nanomateriały można podzielić na następujące trzy grupy: Nanomateriały zerowo-wymiarowe, bądź materiały nanoheterogeniczne zbudowane z osnowy, w której są rozmieszczone cząstki o wymiarach nanometrów, Nanomateriały jedno- lub dwuwymiarowe. Warstwy o grubości nanometrów typu jednofazowego lub wielofazowego, Nanomateriały trójwymiarowe,tj. złożone z krystalicznych ziaren i klastrów odpowiednich faz o wymiarach rzędu nanometrów. Kropki kwantowe

Nanomateriały - klasyfikacja Do najważniejszych rodzajów nanomateriałów można zaliczyć: Nanomateriały metaliczne( stopy, kompozyty metal-metal i metal-ceramika), Nanomateriały ceramiczne i szklano-ceramiczne, Nanomateriały dla elektroniki, Funkcjonalne materiały gradientowe, Nanomateriały polimerowe, Nanomateriały biomedyczne do zastosowań medycznych.

Do najciekawszych osiągnięć nanotechnologii na przestrzeni ostatnich lat zaliczyć należy opracowanie nanokrystalicznych materiałów magnetycznie miękkich otrzymywanych przez krystalizację szkieł metalicznych oraz wytworzenie izotropowych magnesów o dużej energii magnetycznej Przenikalność równoważna, ě e 5*10 5 2*10 5 10 5 5*10 4 2*10 4 10 4 5*10 3 2*10 3 10 3 Stopy amorficzne na osnowie Co Ferryty Mn-Zn Nanokrystaliczne Nanokrystaliczne stopy Fe-Si-B-Nb-Cu stopy Fe-M-B-Cu FINEMET NANOPERM Stopy amorficzne na osnowie Fe Stale krzemowe 5*10 2 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Indukcja nasycenia, B[ s T ] Nanokrystaliczne stopy (Fe-Co)-M-B-Cu HITPERM Stopy Fe-Co Zależność indukcji nasycenia Bs od przenikalności me dla wybranych stopów amorficznych i nanokrystalicznych oraz konwencjonalnych materiałów magnetycznie miękkich.

Cechy nanomateriałów: Stopy metali o strukturze nanometrycznej otrzymywane metodą mechanicznej syntezy mogą mieć skład fazowy i chemiczny nieosiągalny metodami konwencjonalnymi i dzięki temu, w porównaniu ze stopami konwencjonalnymi, mają lepszą wytrzymałość mechaniczną i odporność korozyjną. nanorurki

Zmniejszenie wielkości ziaren związków międzymetalicznych do skali nanometrów powoduje pojawienie się zjawiska superplastyczności, Odporność na pełzanie zaawansowanych wysokotemperaturowych konstrukcyjnych materiałów ceramicznych, może być zwiększone prawie o rząd wielkości przez wytworzenie ich w postaci nanomateriałów typu zerowymiarowego, gdzie w matrycy są wytrącenia drugiej fazy o wymiarze nanometrycznym, NANOKAPSUŁKI

materiały polimerowe z wbudowanymi cząstkami o rozmiarach nanometrycznych wykazują wysoką odporność na ścieranie i właściwości ślizgowe, znajdując zastosowanie jako bezsmarowe elementy maszyn, nanokrystalicze układy warstwowe mogą mieć zastosowanie jako materiały gradientowe w układach elektronicznych lub jako materiały o gigantycznym i tulejowym magnetooporze, implanty z biomateriałów metalicznych, węglowych, tlenkowych zwiększają wytrzymałość protez i ich bioaktywność. Nanorurki

Otrzymywanie nanomateriałów Nanomateriały są wytwarzane na świecie w laboratoriach naukowych od około połowy lat osiemdziesiątych, między innymi w postaci proszków, cienkich warstw lub izolowanych cząstek przy wykorzystaniu metod mechanicznych, fizycznych lub chemicznych:

Najbardziej znane postacie nanomateriałów: Fuleren Powierzchnia fulerenów składa się z układu sprzężonych pierścieni składających się z pięciu i sześciu atomów węgla. Najpopularniejszy fuleren, zawierający 60 atomów węgla (tzw. C 60 ) ma kształt dwudziestościanu ściętego, czyli wygląda dokładnie tak jak piłka futbolowa. Zastosowanie: Medycyna, Nadprzewodniki, Fotooptyka, Katalizatory etc.

Nanorurki -Składają się z ułożonych warstwami płaskich arkuszy sześciokątów węglowych. Najcieńsza z możliwych rurek ma średnicę 1,38 nm, akurat idealnie taką, aby można ją było z obu stron zamknąć. Nanorurki można napełnieniać metalami. Przez takie "nadziewanie" można otrzymywać z nanorurek ukształtowane w pożądany sposób przewodniki i półprzewodniki.

Krystaliczna struktura metali W kryształach atomy są ułożone w odstępach okresowo powtarzających się w co najmniej trzech nierównoległych kierunkach. Kryształ charakteryzuje się symetrycznym ułożeniem elementów sieci przestrzennej.

Schematy rodzajów sieci przestrzennych (według A. Bravais`ego)

Współrzędne węzłów i kierunków sieciowych

Przykłady wskaźnikowania płaszczyzn sieciowych w układzie regularnym