Методы и режимы интенсивной пластической деформации

1.

Курсовая работа
по дисциплине «Прикладная металлофизика»
Тема: «Методы и режимы ИПД»
Выполнила студентка:
Преподаватель д.т.н., профессор:
Кафедра «Материаловедение»
Группа

2.

Группа
Понятие наноматериалы, нанометр
Наноматериалы
- разновидность продукции наноиндустрии в виде материалов,
содержащих структурные элементы с нанометровыми размерами, наличие которых
обеспечивает существенное улучшение или появление качественно новых механических,
химических, физических, биологических и других свойств, определяемых проявлением
наномасштабных факторов.
Наномеетр (русское обозначение: нм; международное: nm) — дольная единица измерения
длины в Международной системе единиц (СИ), равная одной миллиардной части метра (то есть
10−9 метра). Устаревшее название — миллимикрон (10−3 микрона; обозначения: ммк, mµ или
(реже) µµ). Нанометр часто ассоциируется с областью нанотехнологий и с длиной волны
видимого света. Это одна из наиболее часто используемых единиц измерения малых длин.
Нанометр также наиболее часто используется в описании технологий полупроводникового
производства.
2

3.

Основные типы, структуры наноматериалов

4.

Группа
3

5.

Группа
Понятие интенсивной пластической деформации
l
l
Интенсивная пластическая деформация (англ. severe plastic deformation) —
способ получения беспористых металлов и сплавов с размером зерна около 100 нм,
заключающийся в формировании за счет больших деформаций сильно
фрагментированной и разориентированной структуры, сохраняющей в себе
остаточные признаки рекристаллизованного аморфного состояния.
ИПД применима в основном к пластически деформируемым материалам. Для
достижения больших деформаций используются кручение под
квазигидростатическим давлением, равноканальное угловое прессование, прокатка,
всесторонняя ковка. Сущность этих методов заключается в многократной
интенсивной пластической деформации сдвига обрабатываемых материалов.
Использование интенсивной пластической деформации позволяет, наряду с
уменьшением среднего размера зерен, получать массивные образцы с практически
беспористой структурой материала, чего не удается достичь компактированием
нанопорошков.
4

6.

Группа
Метод кручения под высоким давлением
Рис. 4.13. Схема методов интенсивной
пластической деформации:
а- метод кручения под высоким
давлением,
б- метод равноканального углового
прессования,
1- пуансон,
2- образец,
3- суппорт,
4- заготовка.
5

7.

Группа
Всесторонняя ковка и специальная прокатка
Рис. 4.14. Наноструктуры меди, полученной разными методами:
а- методом кручения под высоким давлением,
б- методом равноканального углового прессования
6

8.

Группа
Всесторонняя ковка и специальная прокатка
Рис. 4.15. Объемные заготовки из наноструктурного титана
7

9.

Группа
l
l
l
l
Методы физического осаждения из паровой
фазы
Данная группа методов часто обозначается английской абревеатурой
PVD(PhysicalVapourDeposition). Эта группа методов объединена общей
схемой нанесения покрытия и использованием вакуума. (рис. 4.17).
Рис.4.17. Типичная схема установки для нанесения покрытия PVDметодом:
Сначала материал для покрытия переводится из конденсированного
состояния в состояние пара, затем проводится его транспортировка к
подложке (материалу на который наносится покрытие), где происходит
осаждение материала покрытия из паровой фазы и формирование
покрытия. Использование вакуума облегчает перевод материала в
паровую фазу.
8

10.

Группа
Рис.4.17. Типичная схема установки для нанесения
покрытия PVD-методом
1- материал для покрытия, 2- система перевода
материала в паровую фазу, 3- поток испарившегося
вещества, 4- подложка, 5- формирующееся покрытие,
6- система транспортировки материала покрытия в
паровой фазе к подложке, 7- система фокусировки
(и/или сканирования) потока вещества,
осаждающегося на подложку, 8- система закрепления
подложки и ее контролируемого перемещения, 9система регулирования температуры нагрева
подложки, 10- система управления и контроля
технологическими параметрами (температура
подложки, скорость перевода материала в паровую
фазу, давление в камере, скорость осаждения
покрытия, толщина покрытия и др.), 11- вакуумная
камера, 12- система создания и поддержания
высокого вакуума (система вакуумных задвижек,
форвакуумных и высоковакуумных насосов, азотная
ловушка и др.), 13- шлюзовая камера и система
подачи и смены подложек, 14- смотровые
контрольные окна, 15- система охлаждения.
9

11.

Группа
Термическое испарение
Рис. 4.18. Некоторые варианты метода термического испарения:
а) испаритель из металлического листа с защитным покрытием,
б) металлический испаритель в виде лодочки,
в) керамический тигель с внешним нагревательным элементом,
г) испарение лазерным или электронным лучом.
9

12.

Группа
Катодное и магнетронное распыление
Рис. 4.20. Основные принципиальные схемы катодного распыления:
а) двухэлектродный метод,
б) четырехэлектродный метод,
1- вакуумная камера,
2- держатель подложки
(в двухэлектродном методе
также является анодом),
3- подложка,
4- зона плазмы тлеющего разряда,
5- мишень (распыляемый материал),
6-основной катод,
7- тепловой катод,
8- стабилизирующий электрод,
10

13.

Группа
10
Спасибо за Внимание