Nanomateriały i nanotechnologie

• Autorzy: Sobczak, J. , Tybulczuk, J.

Warianty tytułu

EN

Nanomaterials and nanotechnologies

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł dotyczy wybranych aspektów nanotechniki, zwłaszcza w odniesieniu do metalurgii ciekło-fazowej i kompozytów odlewanych. Zasygnalizowano powstanie planów badawczych w zakresie nanotechnologii, zwłaszcza amerykańskiej Narodowej Inicjatywy Nanotechnologicznej, japońskich projektów i 6. Programu Ramowego 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 właściwości niektórych nanoproszków i 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, superstopy Ni-Al i kompozyty typu Ti/SiCf wytwarzane metodami natryskiwania (napylania) (spray forming), stopy Al-Si i kompozyty Al/Al2O3f prasowane w stanie ciekłym, modyfikowane stopy Al-Si przeznaczone do wykonywania odlewów w formach piaskowych, stopy Al-Fe-Si otrzymywane metodą odlewania półciągłego, łożyskowe stopy Al-Pb, Cu-Pb i Al-Sn wytwarzane metodą 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 j jego stopach odlewniczych. Skrótowo przedstawiono wyniki badań Instytutu Odlewnictwa w zakresie badań reaktywności ciekłego aluminium w kontakcie z wieloma materiałami ceramicznymi, które mogą być z powodzeniem wykorzystane 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, Japanese projects and European Union 6th Frame Programme. Polish State Committee 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 nanoparticles and 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 has 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 adapted to manufacturing of in situ nanocomposites.

Słowa kluczowe

PL

nanomateriały; nanotechnologie; plany badawczo-rozwojowe; odlewnictwo

EN

nanomaterials; nanotechnology; research and development plans; foundry industry

• Czasopismo: Odlewnictwo - Nauka i Praktyka
• Rocznik: 2003
• Tom: R. 5, nr 4
• Strony: 9-26
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Sobczak, J.

• Instytut Odlewnictwa, Kraków

autor

Tybulczuk, J.

• Instytut Odlewnictwa, Kraków

Bibliografia

• 1. Świat Nauki. Numer Specjalny. Listopad 2001, Nr 11 (123) (www.swiatnauki.pl)
• 2. Sobczak J.: Kompozyty metalowe. Instytut Odlewnictwa i Instytut Transportu Samochodowego, 2001, Kraków-Warszawa.
• 3. Regis E.: Nanotechnologia. Prószyński i S~ka, 2001, Warszawa.
• 4. Drexler K.E.: Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology, Fourth Estate, 1990.
• 5. Drexler K.E.: Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing and Computation. John Wiley & Sons, 1992.
• 6. Writer S.: Synergy ceramie project opened. Nanotechnology age for material science. Techno Japan 2001, t. 34, nr 3, s. 16~27.
• 7. Savage, S. J. and Grinder, O.: Ultra-Fine Powder Production Methods: An Overview from Capus, J. M. and German, R. M. ~ Novel Powder Processing ~ Advances in Powder Metallurgy and Particulate Materials ~ American Powder Metallurgy Institute, 1992. pp. 1 ~ 17.
• 8. Karioris, F. G., Fish, B. R. and Royster, G. W: Aerosols from Exploding Wires ~ from Conference on Exploding Wire Phenomenon, Nov. 1961, pp. 299~312.
• 9. Cantor B.: Nanocrystalline Materials Manufactured by Advanced Solidification Processing Methods. Journal of Metastable and Nanocrystalline Materials, vol. 1, 1999. pp.143~ 152.
• 10. Alamdari H.D., Larouche J., Boily S.: Application des materiaux nanocrystallins pour la fabrication de nouve- aux affineurs de grains pour les alliages d'aluminium. Fonderie Fondeur d'aujourd'hui, No. 217, 2002, pp.32~ 42.
• 11. Sobczak N., Sobczak J., Rohatgi PK.: 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, pp. 195~204.
• 12. Sobczak N., Sobczak J., Morgiel J., Stobierski L.: TEM Characterization of the Reaction Products in Aluminium-Fly Ash Couples, Mat. Physics and Characterization, accepted far publication in 2003.
• 13. Sobczak N., Margiel J., Kharlamov A., Książek M., Radziwiłł W: Wettability and Interfaces in B130iAl System. Inżynieria Materiałowa, No 4, 1998, pp. 754~ 757.
• 14. Sobczak N., Takahashi H. and 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, Poland, pp. 41-44.
• 15. Sobczak N., Stobierski L., Książek M., Radziwiłł w., Morgiel J., Mikułowski B.: Factors affecting wettability, structure and chemistry of reaction products in Al/Si3N4 system, Trans . .IWRl, 30, 2001, Special Issue, pp. 39~48.
• 16. Sobczak N., Górny Z., Książek M., Radziwiłł W, Rohatgi PK.: Interaction Between Porous Graphite Substrate and Liquid or Semi-Liquid Aluminum Alloys Containing Titanium. Mater. Sci. Forum, NO.153, 1996, pp. 217~222.
• 17. Sobczak N.: Effect of Alloying Elements on Wettability and Interfaces in Aluminurn-Carbon System, Proc. EMRS Conf. Light Alloys and Composites, Zakopane, 1999, pp. 341~350.
• 18. 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.
• 19. European White Book on Fundamental Research in Materials Science. Max-Planck-Institut fur Metallforschung, November 2001, Stuttgart.