Wybrane aspekty nanotechnologii i nanomateriałów

• Autorzy: Sobczak J.

Warianty tytułu

EN

Some aspects of nanotechnology and nanomaterials

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przeglądowy artykuł dotyczy wybranych aspektów nanotechniki, zwłaszcza w odniesieniu do metalurgii ciekłofazowej i kompozytów odlewanych. Zasygnalizowano powstanie planów badawczych w zakresie nanotechnologii, zwłaszcza amerykańskiej Narodowej Inicjatywy Nanotechnologicznej i VI Ramowego Programu Unii Europejskiej. W tle tych programów, wobec znacznych ograniczeń nakładów na rozwój naukowo-techniczny, mówienie o priorytetowych kierunkach badań naukowych w warunkach krajowych ma charakter raczej symboliczny niż realny. Zaprezentowano szerokie spektrum zastosowania nanomateriałów. Wymieniono znane z literatury materiały nanokrystaliczne wytwarzane technikami krzepnięcia zaawansowanego. Do takich przykładów odniesiono stopy aluminium AlSI25, aluminium z litem i aluminiowe dyspersyjne kompozyty A2618(AlCu2,5Mg1,5Ni1Fe1)/15% obj. SiCp, nadstopy Ni-Al i kompozyty typu Ti/SiCf wytwarzane metodami natryskiwania (napylania) (spray forming), stopy Al-Si i kompozyty AI/Al2O3f prasowane w stanie ciekłym (squeeze casting), modyfikowane stopy Al-Si przeznaczone do wykonywania odlewów piaskowych, stopy Al-Fe-Si otrzymywane odlewaniem półciąglym, łożyskowe stopy Al-Pb, Cu-Pb i Al-Sn wytwarzane metodą szybkiego chłodzenia - "przędzenia cieczy metalowej" (melt spinning), amorficzne stopy Fe wytwarzane metodą melt spinning i mieszaniny metalowo-ceramiczne typu Ag/SiO2, Ag/ZnO2 i Ag/Si napylane katodowo, a następnie nadtapiane laserowo na nanokompozytowe cienkie warstwy (wg B. Cantora). Zwrócono uwagę na możliwości stosowania nanomodyfikatorów Al-Ti-B nowej generacji do kreowania korzystnych zmian strukturalnych w aluminium i jego stopach odlewniczych. Skrótowo przedstawiono wyniki badań Instytutu Odlewnictwa w zakresie badań reaktywności ciekłego aluminium w kontakcie z wieloma materiałami ceramicznymi, która może z powodzeniem być wykorzystana do wytwarzania nanomateriałów kompozytowych in situ.

EN

In this review some selected nanotechnological aspects regarding liquid phase metallurgy of monolithic and cast metal matrix composites have been highlighted. It was noted new research-scientific plans in term of nanotechnology, particularly United States National Nanotechnology initiative and United Europe VI Frame Programme. Polish State Comniittee for Scientific Research is not widely involved in specific scientific programs having priority related to "hot directions" in the face of a fact the perceptible limitations for financial support in science and research in Poland. Many existing practical applications for nanomaterials have been indicated. The relationship between processing routes and microstructure for a variety of nanocrystalline materials produced by advanced solidification processing methods have been shortly given according to B. Cantor (Oxford University). Examples include spray formed AlSi25 aluminum alloy, aluminum-lithium alloys, aluminum matrix A2618(AlCu2.5Mg1.5Ni1Fe1)/15 vol.% SiCp composites (for supercharger compressor rotors), Ni-Al superalloys (aerogine casing) and titanium matrix Ti/SiCf composites (compressor rings), squeeze cast Al-Si alloy and Al/Al2O3f composites (brake calipers and pistons), sand cast grain refined Al-Si alloys (engine blocks and cylinder heads), direct chill cast Al-Fe-Si packaging sheet, melt spun aluminum bearing Al-Pb, Cu-Pb and Al-Sn alloys, melt spun amorphous Fe tranformer cores and laser surface melted Ag/SiO2, Ag/ZnO2 and Ag/Si diffraction gratings. Attention nas been paid to possibility of production of efficient grain refiners by the high-energy ball milling technique. These refiners for pure aluminum and its foundry alloys have been investigated and patented by Groupe Minutia Inc., Canada. Finally, the results of investigations done at Foundry Research Institute, Kraków on reactivity of liquid aluminum in contact with plenty of ceramic materials have been presented. Above-mentioned technique can be successfully adopted to manufacturing of in situ nanocomposites.

Słowa kluczowe

PL

nanomateriały; nanotechnologia; metalurgia ciekłofazowa; kompozyt metalowy

EN

nanomaterials; nanotechnology; liquid phase metallurgy; metal matrix composite

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2003
• Tom: R. 3, nr 8
• Strony: 385--391
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sobczak J.

• Instytut Odlewnictwa, ul. Zakopiańska73, 30-418 Kraków

Bibliografia

• [1] Świat Nauki, Numer Specjalny, Listopad 2001, 11(123) (www.swiatnauki.pl).
• [2] Sobczak J., Kompozyty metalowe, Instytut Odlewnictwa i Instytut Transportu Samochodowego, Kraków-Warszawa 2001.
• [3] Drexler K.E., Engines of Creation, The Coming Era of Nanotechnology, Fourth Estate, 1990.
• [4] Drexler K.E., Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing and Computation, John Wiley & Sons, 1992.
• [5] Cantor B., Nanocrystalline Materials Manufactured by Advanced Solidification Processing Methods, Journal of Metastable and Nanocrystalline Materials 1999, 1, 143-152.
• [6] Alamdari H.D., Larouche J., Boily S., Application des materiaux nanocrystallins pour la fabrication de nouveaux affineurs de grains pour les alliages d’aluminium, Fonderie Fondeur d’aujourd’hui 2002, 217, 32-42.
• [7] Sobczak N., Sobczak J., Rohatgi P.K., Using Waste Materials for the Synthesis of Composites - Proc. ECOMAP-98, Nov. 23-29, 1998, Kyoto, Japan - Published by High Temperature Society of Japan, 1999, 195-204.
• [8] Sobczak N., Sobczak J., Morgiel J., Stobierski L., TEM Characterization of the Reaction Products in Aluminium-Fly Ash Couples, Mat. Physics and Characterization, accepted for publication in January 2003.
• [9] Sobczak N., Morgiel J., Kharlamov A., Ksiazek M., Radziwill W., Wettability and Interfaces in B13O2/Al System, Inżynieria Materiałowa 1998, 4, 754-757.
• [10] Sobczak N., Takahashi H.,Shibayama T., HRTEM Studies of the Effect of Titanium on Interaction in Al-Si3N4 system, Proceedings 3rd Japanese-Polish Joint Seminar on Materials Analysis, 16-19 July 2000, Zakopane 41-44.
• [11] Sobczak N., Stobierski L., Ksiazek M., Radziwil W., Morgiel J., Mikulowski B., Factors affecting wettability, structure and chemistry of reaction products in Al/Si3N4 system, Trans. JWRI 2001, 30, Special Issue 39-48.
• [12] Sobczak N., Gorny Z., Ksiazek M., Radziwill W., Rohatgi P.K., Interaction Between Porous Graphite Substrate and Liquid or Semi-Liquid Aluminum Alloys Containing Titanium, Mater. Sci. Forum 1996, 153, 217-222.
• [13] Sobczak N., Effect of Alloying Elements on Wettability and Interfaces in Aluminum-Carbon System, Proc. EMRS Conf. Light Alloys and Composites, Zakopane 1999, 341-350.
• [14] Sobczak N., Sobczak J., Seal S., Morgiel J., TEM Examination of the Effect of Titanium on the Al/C Interface Structure, Mat. Physics and Characterization, accepted for publication in January 2003.
• [15] European White Book on Fundamental Research in Materials Science, Max-Planck-Institut für Metallforschung, Stuttgart, November 2001.