К вопросу о получении особо чистых металлов нанокристаллического уровня (состояния)

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Химия


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Никифоров Н. И., Нешумова С. П., Антонов И. А. Справочник газосварщика и газорезчика. — 2-е изд., испр. — М.: Высшая школа, 1999. — 239 с.
2. Adedayo A.V. Elucidation on Reactions Thermodynamics and Kinetics of OFC-A of Steels // Journal of Minerals, Materials Characteristics, Engineering. — 2010. — V. 9. — № 7. — P. 607−619.
3. Горбач В. Д., Никифоров Н. И. Развитие и применение автоматической термической резки на предприятиях судостроения, металлургии и машиностроения Российской Федерации // Автоматическая сварка. — 2008. — № 11. — С. 120−128.
4. Пирумов У. Г. Росляков Г. С. Газовая динамика сопел. — М.: Наука, 1990. — 368с.
5. Романенко П. Н. Тепломассообмен и трение при градиентном течении жидкостей. — М.: Энергия, 1971. — 568 с.
6. Никифоров Н. И., Сухинин Г. К., Кректулева Р. А., Бежин О. Н., Губенко Л. В. Результаты компьютерных и натурных экспериментов по высокоскоростной кислородной резке металла // Автоматическая сварка. — 2000. — № 5. — С. 21−24.
7. Кректулева Р. А., Герасимов А. В. Пространственное распространение ударного импульса в конденсированных градиент-
ных средах // Численные методы решения задач упругости и пластичности / под ред. В. М. Фомина. — Новосибирск: Изд-во ИТПМ, 1995. — С. 104−108.
8. Физические величины. Справочник / под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.
9. Вахгельт А. Ф., Егоров В. М. Внутренние задачи прикладной газовой динамики. -Томск: Изд-во Томск. ун-та, 1988. — 118 с.
10. Малов А. Н., Оришич А. М., Фомин В. М., Внучков Д. А., Нали-вайченко Д. Г, Чиркашенко В. Ф. Исследование структуры сверхзвуковых течений воздуха с подводом энергии от квази-стационарного оптического разряда // Известия Томского политехнического университета. — 2010. — Т. 317. — № 4. -С. 155−160.
11. Никитин А. К. Кислородная резка сталей больших толщин // РИТМ. — 2010. — № 7. — С. 42−44.
12. Никифоров Н. И., Кректулева Р. А. Математическое моделирование технологического процесса кислородной резки // Сварочное производство. — 1998. — № 4. — С. 3−6.
Поступила 07. 07. 2011 г.
УДК 548. 55:669. 015. 5:539. 23
К ВОПРОСУ О ПОЛУЧЕНИИ ОСОБО ЧИСТЫХ МЕТАЛЛОВ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО УРОВНЯ (СОСТОЯНИЯ)
А. Н. Порядина, А.М. Апасов
Юргинский технологический институт (филиал) ТПУ E-mail: mchmyti@rambler. ru
Обобщены достигнутые в последнее время основные экспериментальные результаты в области получения ряда металлов в особо чистом состоянии и исследования их свойств. Кратко изложены основные принципы физических методов рафинирования металлов (дистилляция, плавка и зонная перекристаллизация) с применением вакуумной и сверхвысоковакуумной техники. Показана перспектива комплексного применения физических методов рафинирования для глубокой очистки металлов. Процессы дистилляции в вакууме позволяют конструировать особо чистые металлы нанокристаллического уровня путем регулируемой сборки из отдельных атомов и, следовательно, получать металлы с заранее заданными свойствами и структурой.
Ключевые слова:
Металлы в особо чистом состояние, физические методы рафинирования металлов, дистилляция, плавка и зонная перекристаллизация, вакуум, структура, свойства.
Key words:
Metals in a high-purity state, physical methods of metals purification, distillation, melting and zone recrystallization, vacuum, structure, properties.
Введение
На текущий момент времени достигнут высокий уровень чистоты многих полупроводниковых материалов [1, 2]. Так, суммарное содержание основных примесных элементов в лучших образцах германия, кремния не превышает 1011−1012 ат. /см3, в арсениде галлия — 1014−1015 ат. /см3. Несмотря на то, что для технологий глубокой очистки веществ характерны высокие науко- и капиталоемкость (причем материальные затраты растут нелинейно с повышением степени очистки [3]), повышение чистоты материалов для микроэлектроники продолжает оставаться актуальным. Высокая степень чистоты материалов предопределяет рост экономической эффективности их использования:
расширяются функциональные возможности, улучшаются эксплуатационные характеристики.
Научная проблема подобного уровня стоит и перед металлами: актуальность проводимых комплексных исследований в области особо чистых металлов несомненна [4−6]. Это объясняется тем, что:
• высокочистые металлы — это «особое» фазовое состояние вещества, находящегося в экстремальных условиях, при котором кардинально изменяется поведение известных свойств и выявляются совершенно новые фундаментальные, ранее «скрытые» примесными элементами и соединениями, а также структурными дефектами различного уровня-
• особое качество может быть сформировано только при обязательном условии соблюдения высокой степени физической однородности (полное отсутствие дефектов различного структурного уровня), химической однородности (максимальный уровень диспергирования химических элементов и их соединений по всему объему при их минимальной концентрации или полном отсутствии) и структурной однородности металлов и сплавов. Это, в свою очередь, будет гарантировать реальным изделиям и конструкциям из данных металлов такие механические, физические, химические и другие свойства, информативные параметры которых будут максимально приближены к их теоретическим значениям-
• начавшееся восстановление авиакосмической, оборонной промышленности, специального машиностроения, черной и цветной металлургии, а также решение назревших проблем в микроэлектронике, атомной энергетике, вирусологии, генетике, биомедицине ставит актуальную задачу возрождения внимания к теории и практике разработки новых прецизионных технологий получения сверхчистых металлов, которые являются основой для синтеза новых материалов с заданными свойствами.
Анализ методов очистки металлов
Имеется несколько общих причин, ограничивающих глубокую очистку металлов. К первой группе причин можно отнести факторы, связанные с методами глубокой очистки веществ, с взаимодействием примесей между собой и с очищаемой основой. Вторая группа причин объясняется поступлением примесей из конструкционных материалов в процессах очистки.
Один из радикальных путей повышения эффективности очистки металлов заключается в последовательном использовании ряда методов рафинирования, имеющих различные механизмы разделения примесей. В этом случае можно ожидать более эффективного разделения различных классов примесей, чем при многократном использовании одного метода, даже весьма эффективного.
Следует отметить, что традиционные рафинировочные электротехнологические процессы, осуществляемые в вакуумных дуговых, электроннолучевых, вакуумных индукционных и плазменных электропечах, предназначены для переплавов металлов и сплавов с удалением из расплава через паровую фазу до 0,01… 1,0% исходной массы материала. Такие электропечи не имеют паропроводов и конденсаторов из-за малого количества веществ, переводимых в пар. Конденсация паров в этих электропечах происходит на внутренних поверхностях рабочих камер и других элементах конструкции. После цикла плавок эти поверхности очищаются от конденсата механическим путем. Поэтому традиционные рафинировочные процессы являются частными случаями более общих дистилля-
ционных процессов, когда в паровое состояние переводится от 1 до 90% исходной массы расплавленных металлов [6].
На основе исследований поведения отдельных примесей или их групп при очистке металлов разработаны и реализованы высокоэффективные физические методы рафинирования:
• плавка и зонная перекристаллизация в сверхвысоком вакууме и контролируемых (активных) средах с применением электронно-лучевого нагрева-
• зонная плавка в сочетании с электропереносом-
• различные сочетания вышеперечисленных методов-
• вакуумная дистилляция, в том числе с конденсацией пара на колонку с градиентом температуры в замкнутом объеме, занимающая особое место среди методов рафинирования в промышленности.
Физико-химические основы дистилляционных методов основаны на разделении металлов при испарении (конденсации) за счет различия в давлениях насыщенных паров. Это различие определяется величиной относительно летучести в отделяемого компонента (применительно к процессу рафинирования эту величину называют коэффициентом разделения). В равновесных условиях
в = NА / N = N / N Ре Н'-в / Nв мА / V
где ЫА и ЫА'- - мольные доли компонента, А в жидкости и в паре соответственно, ЫВ и Ыв — то же для компонента В. Чем дальше отстоит значение ве от единицы, тем эффективнее разделение компонентов.
При молекулярном испарении в вакууме, когда испаряемые компоненты не возвращаются в расплав, а молярные концентрации компонентов пропорциональны их молярным скоростям испарения, степень разделения определяется выражением
в = РN, 7, ЩГ
Ре рв^Ув у м, '
где Р/, Р/, Яа, Нв, Га, Гв, М, Мв — упругость пара, мольная доля, коэффициент активности и молярный вес основного вещества (А) и примеси (В) соответственно.
Расчет процесса вакуумной дистилляции обычно сводится к определению закономерностей изменения состава исходного сплава и конденсата со временем, т. е. к определению кинетики изменения содержания примесей в рафинируемом расплаве и конденсате. Так как сведения о коэффициентах активности и их зависимостях от концентрации элементов ограничены, расчеты можно упростить, предполагая, что для дистиллируемого сплава выполняется закон Рауля. Такое предположение вполне допустимо для сильно разбавленных растворов, т. е. в случае металлов, содержащих малое количество примесей.
Согласно основным положениям теории дистилляции металлов и с учетом малого содержания примесей в рафинированном металле получены упрощенные уравнения для оценки изменения содержания металлических примесей в исходном и конденсированном металле после вакуумной дистилляции:
_(^Т& quot-1. ^ - 1~(1~ / °о) в
где Х0 и Х1 — начальное и конечное содержание примеси в исходном металле, а Хк — содержание ее в конденсате- G0, G1, Gк — массы исходного металла (начальная и конечная) и конденсата соответственно- Д — коэффициент разделения идеального двойного сплава.
В электропечах периодического действия весь технологический процесс происходит в одной камере: после загрузки сырья рабочий объем воздуха откачивается, а после окончания процесса в камеру напускается нейтральных газ для охлаждения тигля, дистилляционного остатка и удаления из печи конденсата — дистиллята [6].
Наиболее распространенная дистилляционная система периодического действия показана на рис. 1. В плавильном тигле исходное сырье нагревается до рабочей температуры, при которой с поверхности расплава испаряются легколетучие компоненты. Парогазовая смесь передается по паропроводу в область расположения охлаждаемого конденсатора, паровая фаза переводится в твердое или жидкое состояние и конденсируется. Технологический процесс можно осуществлять при давлениях, близких к атмосферному, при пониженном давлении в рабочем пространстве электропечей или в глубоком вакууме. В двух последних случаях дистилляционная система, изображенная на рис.
1, помещается в герметичный объем и комплектуется вакуумной системой.
Рис. 1. Схема простой дистилляции: 1) тигель с расплавом- 2) нагреватель- 3) паропровод- 4) водоохлаждаемый конденсатор
Полученный конденсат называется дистиллятом, неиспарившийся расплав — остатком. В процессе дистилляции содержание низкокипящих компонентов в расплаве непрерывно падает. Поэтому уменьшается их содержание и в парах.
Фракционная дистилляция предполагает отвод в разное время паров различных составов в несколько сборников (рис. 2).
Рис. 2. Схема фракционной дистилляции: 1) тигель с расплавом- 2) нагреватель- 3) паропровод- 4) конденсаторы- 5) сборники конденсата
В первый конденсатор поступает первая по времени порция дистиллята, наиболее богатая низко-кипящими компонентами, во второй конденсатор — менее богатый дистиллят и т. д. Конструкция электропечей имеет несколько конденсаторов и позволяет менять их в процессе работы. В каждом из полученных дистиллятов преобладает содержание одного или нескольких компонентов исходного расплава.
Дистилляционные методы использовались для рафинирования многих металлов: Ве, Сг, 2п, Бе, N1, М§, Мп, Ga, Сё, Те, V, 8с и др. Очень широко методы дистилляции использовались для получения высокочистого бериллия.
В работе [4] представлены результаты очистки бериллия методом дистилляции: однократной -1Д, трехкратной — 3Д, двукратной в закрытом объеме — 2Д гет, комплексными методами (двойная дистилляция + зонная плавка (2Д + 3П), а также 2Д + 3П + электроперенос). Таким образом, если исходный металл содержал бериллия ~98… 99%, то после первой дистилляции — 99,99%, а после очистки комплексным методом — 99,999%.
Наиболее часто в печах периодического действия конденсирующиеся пары металлов переходят в твердое состояние поэтапно через три стадии: нанокластеры, наноструктуры, нанокристалличе-ское состояние с образованием в итоге сверхчистых металлов.
Методы получения нанокластеров
В основу классификации нанокластеров и наноструктур целесообразно положить способы их получения. Это определяет также разграничения на изолированные наноструктуры и нанокластеры, объединенные в наноструктуру со слабыми или сильными межкластерными взаимодействиями или взаимодействием кластера с матрицей [7].
В группу изолированных и слабо взаимодействующих нанокластеров включены: молекулярные кластеры, газовые безлигандные кластеры
(кластеры шелочных металлов, алюминия и ртути, кластеры переходных металлов, углеродные кластеры и фуллерены, вандерваальсовы кластеры), коллоидные кластеры.
Группа нанокластеров и наноструктур состоит из твердотельных нанокластеров и наноструктур, матричных нанокластеров и супрамолекулярных наноструктур, кластерных кристаллов и фуллери-тов, компактированных наносистем и нанокомпозитов, нанопленкок и нанотрубок.
Безлигандные металлические кластеры получают с помощью сверхзвукового сопла, газовой агрегации и испарением с поверхности твердого тела или жидкости. Они формируются из атомных и молекулярных пучков, когда металл испаряется в вакуум на поверхность конденсатора или какой-нибудь инертный газ. Размер кластеров может варьироваться от нескольких атомов металла до сотен и тысяч, однако линейный размер составляет, как и для молекулярных кластеров, 1…2 нм, и в расчет берется только металлическое ядро. Условия образования таких кластеров определяются газовой фазой и уже не зависят от лигандов, а стабильность и свойства определяются магическими числами образующих кластер атомов.
Тепловой поток паров металла, поступающий на охлаждаемую поверхность конденсатора в печах периодического действия, как правило, изменяется во времени.
Эта техническая особенность системы конденсации паров связана с еще одним требованием: конденсаторы с переводом пара в твердое состояние должны обеспечивать утилизацию продукта за весь технологический цикл и, следовательно, не допускать роста температуры поверхности конденсации выше температуры плавления конденсата к концу плавки, когда образуется большой слой конденсата.
Скорость конденсации в твердое состояние и структура получаемого твердого конденсата в наибольшей степени зависят от соотношения температуры конденсации Тк и температуры плавления осаждаемого вещества Тш.
При Гк& lt-Гш конденсаты формируются как неравновесные системы, состоящие из беспорядочно ориентированных сверхмелких зерен размером & lt-10 нм с рассеянной микропористостью. При температуре поверхности конденсации в диапазоне & lt-0,3Тпл<-Тк<-0,5Тпл для конденсатов характерна столбчатая структура с кристаллографической ориентацией [8]. При высокотемпературной конденсации в твердую фазу, когда Гк& gt-0,5Гпл, формируется равновесная структура, подобная структуре рекристаллизованных металлов и сплавов.
В начале процесса металлическая водоохлаждаемая поверхность конденсатора без промежуточных слоев взаимодействует с паровым потоком. За счет разности температур в соответствии с диаграммой состояния на этой поверхности начинает образовываться конденсат.
Формирование наноструктур из атомов и молекул чистых металлов, адсорбированных на поверхности конденсаторов при дистилляции
Твердая поверхность конденсаторов представляет собой особый вид структуры, где проявляются не только особенности конденсированного состояния вещества, но также и газовой фазы. Ее свойства также определяют многие характеристики нанокластеров и наноструктур. Здесь исследуются различные свойства поверхности на микроскопическом уровне. Это атомная, электронная, магнитная структура, как в статическом плане, так и в динамическом по сравнению с характеристическими временами поверхности, измеряемые теми или иными методами [5].
Прежде всего необходимо остановиться на основных подходах, которые используются для описания структурных и электронных свойств атомов и молекул, входящих в состав поверхности или адсорбированных на ней. Речь идет о методе молекулярных орбиталей, позволяющем конструировать химические связи и образовывать из атомов молекулы, нанокластеры и наночастицы и тело правильной геометрической формы макроскопических размеров, находящегося в конденсированном состоянии.
Орбитали получаются пр и решении уравнений квантовой механики типа Нр=Ер, где H — оператор Гамильтона- Е — энергия орбиталей- р — атомные или молекулярные орбитали. Поиск атомных орбиталей в одноэлектронном приближении осуществляют в виде рnlm (r, 0, р)=Rn]lr)Ylm (0,р), где г -расстояние электрона от ядра- О и р — углы сферической системы координат- Rnl-® и Ут (0,р) — радиальная и сферическая функции.
Поэтому при сближении атомов металлов, первыми перекрываются их внешние 8-орбитали. Вначале перекрываются «хвосты» 8-орбиталей, и энергия межатомной связи по мере сближения и повышения концентрации электронов между ядрами постепенно увеличивается. Сближение атомов происходит до совмещения (суперпозиции) максимумов электронной плотности Т 8-орбиталей, что отвечает удвоению электронной плотности в зоне перекрытия.
Такая высокая концентрация электронов между ядрами соседних атомов стягивает эти атомы и представляет металлическую связь. Суперпозиции максимумов плотности 8-оболочек отвечает наибольшая энергия связи между ближайшими соседями. Дальнейшего сближения атомов не происходит вследствие понижения энергии связи из-за уменьшения перекрытия 8-оболочек, а также вследствие сильного возрастания отталкивания друг от друга остовных электронных оболочек и взаимного отталкивания ядер.
Число, протяженность и симметрия орбиталей атомов данного конкретного элемента полностью определяют число, длину, ориентировку и энергию межатомных связей, образующихся в результате
перекрывания этих орбиталей, а следовательно, размещение атомов в пространстве, т. е. кристаллическую структуру, а также основные физико-химические свойства элемента. Геометрия кристаллической решетки любого элемента является прежде всего следствием симметрии перекрывающихся электронных орбиталей его атомов [5, 9].
Молекулярные орбитали (МО) формируются из атомных (АО) с помощью линейных комбинаций (ЛК) и, таким образом, составляется метод ЛКАО-МО, позволяющий с помощью тех или иных приближений и с учетом симметрии рассчитывать электронную плотность молекулы или нанокластера.
В качестве примера применения метода ЛКАО-МО проследим изменение МО для молекулы, включающей два фрагмента, и модельной молекулы с одним занятым уровнем при ее адсорбции на поверхность металла.
Для молекулы с двумя фрагментами и четырьмя электронами возникает связывающая МО (нижняя) и разрыхляющая орбиталь (верхняя), которая суммарно повышает энергию и обеспечивает отталкивание фрагментов. Однако в случае взаимодействия такой молекулы с поверхностью твердого тела разрыхляющая орбиталь может оказаться выше по энергии, чем уровень Ферми. Тогда электроны переходят с нее на уровень Ферми, и заполненной остается только связывающая орбиталь, что и обеспечивает связь молекулы с поверхностью. На больших расстояниях существует только отталкивание, которое растет при приближении молекулы к поверхности. Однако когда энергия разрыхляющей орбитали достигает уровня Ферми, электроны переходят на вакансии в зонах металла. В результате отталкивание сменяется притяжением.
С учетом вышеизложенного при достижении поверхности конденсатора происходит понижение температуры паров чистых металлов, сближение их атомов и перекрытие их внешних 8-орбиталей, образование межатомных связей и, следовательно, размещение атомов в пространстве, т. е. образование упорядоченной кристаллической структуры из чистых элементов или нанокластеров, из которых впоследствие формируются сверхчистые металлы в нанокристаллическом состоянии.
Синтез новых материалов
на основе дистилляционных процессов
Процессы испарения и конденсации паровой фазы в вакууме позволяют конструировать сверхчистые металлы путем регулируемой сборки из отдельных атомов и, следовательно, при выполнении программы этой сборки синтезировать материалы с заранее заданными свойствами и структурой.
Электропечи, обеспечивающие проведение таких электротехнологий, имеют много общего с ди-стилляционными установками для разделения и рафинирования металлов. Основные отличия новых электропечей состоят в том, что в рабочем пространстве необходимо обеспечивать не только
получение чистых паров, но и их дозирование, смешение и управление конденсацией [8, 10].
Созданные вакуумные плазмотроны специальной конструкции для нагрева исходных материалов в виде порошков, в том числе ультрадисперсных [11, 12], индивидуально нагревают каждую такую отдельную частицу путем электронно-ионного взаимодействия с плазмой. Испарительные процессы переводят материал в пар, формируются интенсивные парогазовые направленные потоки ионизированных частиц. Струйные течения ионизированной парогазовой смеси позволяют управлять температурными полями на подложке, кинетической энергией направленного движения пара и легирующих твердых частиц, их температурой. Это существенно изменяет характер конденсационных процессов на подложке-конденсаторе. Вакуумные плазменные устройства позволяют совместить сам процесс синтеза сверхчистых металлов при осаждении на конденсатор-подложку с выполнением некоторых других технологических операций:
• плазменные потоки на поверхность конденсации могут удалять поверхностный слой подложки (конденсатора) и активизировать эту поверхность за счет направленной обработки ионным потоком (например, аргона). Последующая конденсация паров позволяет достичь мо-ноатомного уровня переходного слоя, т. е. физического контакта (адгезии) на их границе или, наоборот, создать условия для отделения полученного конденсата от подложки.
• можно синтезировать материалы, нанесенные в виде тонких (10. 15 мкм) металлических покрытий на готовых изделиях или толстых слоев (до 1.3 мм) на массивные конструкции, а также в виде полуфабрикатов — фольги, ленты, листа.
• возможно получать заготовки и изделия сложной формы, например, тел вращения. Принципиально иной механизм конденсации
наблюдается при реализации объемно-поверхностных процессов перевода паров в твердое состояние. В этом случае свободная пространственная конденсация зависит от температурных условий на первичной поверхности конденсации, от условий теплообмена в прилегающих объемах пространства, от температуры и давления пара.
В работах Б. А. Мовчана [8, 9] показано, что практическая и, следовательно, экономическая целесообразность применения металлов, конденсированных из паровой фазы, определяется конечным результатом: неизвестными до настоящего времени особыми свойствами синтезированных сверхчистых металлов, надежностью, долговечностью, новыми эксплуатационными параметрами деталей машин, аппаратов, иных устройств. Накопленные к настоящему времени результаты лабораторных исследований и промышленного применения сверхчистых металлов и неорганических материалов, осаждаемых из паровой фазы в вакууме, позволяют выделить несколько наиболее перспективных направлений.
1. Осаждение металлических и керамических материалов на поверхности готовых изделий в виде покрытий толщиной 10. 200 мкм с заданными физико-химическими свойствами. Например, жаростойких и теплозащитных покрытий на лопатки газовых турбин различного назначения [8].
2. Осаждение толстых слоев (более 0,5 мм) в качестве:
• конструкционных покрытий, например оболочек, выполняющих функцию несущего элемента изделия-
• второго слоя биметаллических заготовок, предназначенных для дальнейшей обработки-
• рабочего слоя мишеней для магнетронного распыления.
3. Получение фольги, листа, труб и изделий более сложной формы из труднообрабатываемых материалов (например, бериллия).
4. Осаждение массивных заготовок (более 100 кг) известных высокопрочных материалов для последующей термомеханической обработки с целью получения полуфабрикатов и изделий с оптимальной структурой и высокими значениями физико-механических свойств (например, высокопрочных сплавов алюминия [8]).
5. Производство новых дисперсно-упрочненных, микрослойных и микропористых материалов в виде покрытий, полуфабрикатов и изделий из них с широкой гаммой физико-химических свойств (например, Си-Мо, Р1--2г02, Сг-Л1203).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ажажа В. М., Ковтун Г. П., Неклюдов И. М. Комплексный подход к получению высокочистых материалов для микроэлектроники // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2002. — № 6. — С. 3−6.
2. Девятых Г. Г. Разработка высокочистых материалов // Сучасне матерiалознавство XXI сторіччя: сб. / ред. І.К. Походня [та ін]. — Київ: Наукова думка, 1998. — 658 с.
3. Нисельсон Л. А., Копецкий Ч. В. Проблема чистоты материалов в электронике // Высокочистые вещества. — 1993. — № 2. -С. 20−30.
4. Ажажа В. М., Ковтун Г. П., Тихинский Г Ф. Получение и металлофизика особо чистых металлов // Металлофизика и новейшие технологии. — 2000. — Т. 22. — № 2. — С. 21−35.
5. Апасов А. М. Нанокристаллическое состояние металлов и сплавов. — Томск: Изд-во ТПУ, 2009. — 840 с.
6. Cherednichenko V.S. Distilling electric furnaces. — Novosibirsk: NSTU Publisher, 2009. — 369 p.
7. Мовчан Б. А. Получение новых неорганических материалов путем конденсации паров фазы в вакууме // Вестник А Н СССР. — 1985. — № 7. — С. 21−29.
6. Получение путем управляемого синтеза при осаждении интерметаллидов тугоплавких соединений, тонкой керамики, алмазоподобных структур с заданными свойствами и техническими решениями (покрытие, пленка, лист, трубка и др.). Например, магнитожестких материалов 8шСо17, № 2Ре4 В или высокотемпературной сверхпроводящей керамики типа таа^^-х[7].
Успешная реализация этих технологий определяется режимами работы специальных электропечей, позволяющих получать высокоскоростные потоки различных веществ.
Выводы
Установлено, что для получения особо чистых металлов нанокристаллического уровня необходимо:
• рафинируемый металл из расплавленного состояния полностью перевести в паровую фазу-
• последовательно и избирательно в зависимости от температуры кристаллизации конденсировать остатки компонентов вредных примесей, лигатур из паровой фазы с окончательным выделением рафинируемого металла на поверхности тарелей конденсатора-
• на основе направленной кристаллизации сгруппировать из моноатомных слоев чистых элементов металлов упорядоченные кристаллические структуры уровня нанокластеров с последующим формированием сверхчистых металлов в нанокристаллическом состоянии.
8. Мовчан Б. А., Демчишин А. В. Исследование структуры и свойств толстых вакуумных конденсатов никеля, титана, вольфрама, окиси алюминия и двуокиси циркония // Физика металлов и металловедение. — 1969. — Вып. 28. — № 4. -С. 23−30.
9. Чередниченко В. С., Еременко Г. П., Зырянов С. А. и др. Нагрев порошковых материалов в сильноточных вакуумных дугах // Сибирский физ. -техн. журнал. — 1991. — Вып. 6. — С. 99−105.
10. Чередниченко В. С., Чередниченко М. В. Вакуумные плазменные электропечи с полными катодами. — Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1999. — 138 с.
11. Суздалев И. П. Нанотехнология: физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов. — М.: КомКнига, 2006. -592 с.
12. Григорович В. К. Металлическая связь и структура металлов. -М.: Наука, 1988. — 296 с.
Поступила 31. 03. 2010 г.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой