Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

1 Hogyan készítsünk nanoszerkezetű fémes anyagokat makroszkópikus méretben ? Hogyan készítsünk nanoszerkezetű fémes anyagokat makroszkópikus méretben ?

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "1 Hogyan készítsünk nanoszerkezetű fémes anyagokat makroszkópikus méretben ? Hogyan készítsünk nanoszerkezetű fémes anyagokat makroszkópikus méretben ?"— Előadás másolata:

1 1 Hogyan készítsünk nanoszerkezetű fémes anyagokat makroszkópikus méretben ? Hogyan készítsünk nanoszerkezetű fémes anyagokat makroszkópikus méretben ? Dr.Krállics György BAY-NANO Nanotechnológiai Kutatóintézet 53. Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét és Eszközbemutató

2 2 Az előadás fő pontjai  Bevezetés (mérethatás, nanoszerkezetű anyagok).  Tömbi nanoszerkezetű anyag előállítása porkohászati úton, intenzív képlékeny alakítással.  Laboratóriumi és üzemi gyártás.  Nanoszerkezetű félgyártmányok feldolgozása.

3 3 DNS ~2-1/2 nm átmérő Természet Emberkéz MikroElektroMechanikus eszköz  m Vörösvértest Pollen szemcse Légytojás ~  m Szilícium atomok Gombostű feje 1-2 mm Kvantum korál - 48 Fe atom egyesével pozícionálva Cu felületen STM tűvel Korál átmérő 14 nm Emberi haj ~  m Vörösvértestek fehérvérsejt ~ 2-5  m Hangya ~ 5 mm Poratka 200  m ATP szintetáz ~10 nm átmérő Nanocső elektród Szén nanocső ~2 nm Nanocső tranzisztor 21. Század kihívásai Hogyan lehet kombinálni a nanoméretű építőköveket, hogy új eszközöket építsünk? pl., fotoszintetikus reakciócentrum egy félvezető részecskével összekapcsolva Mikrovilág 0.1 nm 1 nanométer (nm) 0.01  m 10 nm 0.1  m 100 nm 1 mikrométer (  m) 0.01 mm 10  m 0.1 mm 100  m 1 milliméter (mm) 1 cm 10 mm m m m m m m m m m Visible Nanovilág 1,000 nanométer = Infrared Ultraviolet Microwave Soft x-ray 1,000,000 nanométer = Röntgen-sugár “lencsék” gyűrűk távolsága ~35 nm Mérettartomány

4 4 Nanoszerkezetek Legalább egy dimenzió nm között  2-D szerkezetek  Vékonyfilmek  Kvantum lyukak  Rácsok  1-D szerkezetek  Nanoszálak  Nanorudak  Nanocsövek  0-D szerkezetek  Nanorészecskék  Kvantum pöttyök  3-D szerkezetek:  Tömbi nanokristályos anyagok  Nanokompozitok Si 0.76 Ge 0.24 / Si 0.84 Ge 0.16 rács 2  m Si Nanoszálak Többfalú szén nanocső

5 Hogyan lehet tömbi nanoszerkezetű anyagot előállítani ?  Porkohászati technológiával  Intenzív képlékeny alakítással (severe plastic deformation, SPD) Mindkét esetben nagy szilárdságú anyag állítható elő a szemcse (részecske) méret csökkentésével Re=Re 0 +kd -1/2

6 Porkohászati eljárás lépései

7 Nanoporok előállítása

8 Por tömörítő eljárások  Mechanikai ( kovácsolás, robbantás szobahőmérsékleten)  Termo-mechanikus Kovácsolás Meleg sajtolás Meleg izosztatikus sajtolás

9 Porkohászati módszerek előnyei, hátrányai

10 Nano-alakítás osztály a BAY-NANO-ban • Fémes anyagú rudak, lemezek (makroszkópikus méretű félgyártmányok) laboratóriumi és üzemi képlékeny alakító gyártása. • A félgyártmányok tulajdonságai változnak a gyártás során. • A termékek tovább feldolgozásra kerülnek.

11 Milyen elvek szerint történik a gyártás ? Az intenzív képlékeny alakítás (SPD) módszerét alkalmazzuk. Nagymértékű nyíró alakváltozás, hidrosztatikus feszültség állapotban. Az anyag nem reped, a kezdeti szemcseszerkezet ultra-finomszemcsésre (UFSZ), nanoszemcsésre (NSZ) transzformálódik. Egytengelyű húzás-nyomás (monoton alakváltozás) Egyszerű nyírás (csavarás) (nem-monoton alakváltozás)

12 Nem- monotonitás értelmezése  - merev testszerű forgás  - főalakváltozási irányok forgása

13 NMM Nem-Monotonitás Mértéke (  ) Különböző alakító eljárások –különböző NMM Alakváltozás mértéke

14 Alakító eljárások Könyöksajtolás Equal channel angular pressing Nagynyomású csavarás High pressure torsion Aszimmetrikus hengerlés Asymmetrical rolling Többirányú alakítás Multiple forging

15 Kaliber hengerlés

16 Mi történik az anyag mikroszerkezetében az intenzív képlékeny alakításkor ?

17 Mechanikai tulajdonságok változása Grade 2 titán

18 Mechanikai tulajdonságok változása AlMgSi1

19 Mikroszerkezeti változások AlMgSi1 labor 50x50  m2x2  m Grade 2 titán üzemi laboratóriumi

20 20 Titán rudak és implantátumok gyártása  70x2000 mm titán Grade 2 Hengerlés  16x4000 mm nanotitán Implantátumok Biokompatibilitási vizsgálatok Hideghúzás

21 Miért az ötvözetlen titán ?  Alapállapotban kis szilárdságú, SDP hatására jelentős szilárdságnövelés –hasonló az ötvötött titánhoz (Al, V).  Ötvözök metallózist okozhatnak.  Tiszta titán jobb, nem terheli a szervezetet, jó biokompatibilitás.

22 Szuperképlékenység (SP ). A szuperképlékeny anyagok olyan polikristályos szilárd testek, amelyek nagymértékű egyenletes képlékeny alakváltozásra képesek, mielőtt a törés fellépne. Az ilyen jellegű anyagok szakítóvizsgálata során a próbatest hosszának változása általában meghaladja a 200%-ot, de van több olyan anyag is, amelynek a hosszváltozása nagyobb mint 1000%. Az irodalomban publikált legnagyobb alakváltozások Pb-Sn eutektikus ötvözetre 7750%, míg alumíniumbronz anyagra 8000%.

23 Szuperképlékenység feltétele A szuperképlékenység jelensége fellép, ha a szemcsenagyság kisebb, mint 10µm, az alakváltozási sebesség a /s intervallumba esik, és a hőmérséklet nagyobb mint 0,5xT m, ahol T m az adott anyag olvadáspontja Kelvin fokban.

24 Nanoszerkezet és SP kapcsolata  Alakváltozási sebesség nagyobb  Alakítási hőmérséklet kisebb mint a hagyományos szemcseméretű anyagoknál.


Letölteni ppt "1 Hogyan készítsünk nanoszerkezetű fémes anyagokat makroszkópikus méretben ? Hogyan készítsünk nanoszerkezetű fémes anyagokat makroszkópikus méretben ?"

Hasonló előadás


Google Hirdetések