Закономерности формирования структуры и физико-механических свойств углеродных частиц, синтезированных из фуллеренов для армирования износостойких композиционных материалов
Диссертация
Показано, что частицы СТФ наследуют геометрическую конфигурацию, а также субструктуру деформированных кристаллов исходных фуллеритов. Частицы СТФ, полученных из Сбо демонстрируют террасное разрушение. Эти фрактографические особенности коррелируют с характеристиками микроструктуры, унаследованными от прекурсорадвумерно полимеризованной фазы. Полученные из Сбо/70 частицы показывают раковистый… Читать ещё >
Список литературы
- Най Дж. Физические свойства кристаллов. М.: Мир, 1967. — 386 С.
- Елецкий А.В., Смирнов Б. М. Фуллерены. // Успехи физических наук.1993.-т. 163. № 2.-с. 33−60.
- Osawa Е. The Evolution of the Football Structure for the C6o Molecule: A
- Retrospective // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A. 1993.-v. 343.-p. 1−8.
- Бочвар Д.А., Гальперн Е. Г. О гипотетических системах: карбододекаэдре, s-икосаэдре и карбон-икосаэдре //. ДАН СССР. -1973. т. 209.-№ 3.- с. 610−612.
- Kroto H.W., Heath J.R., O’Brien S.C., Curl R. F. and Smalley R. E. C60:
- Buckminsterfullerene //Nature. 1985. — v. 318. — no. 6042. — p. 162−163.
- Смолли P.E. Открывая фуллерены (Нобелевская лекция) // Успехи физических наук. 1998.-т. 168. — № 3. — с. 323−330.
- Соколов В. И., Станкевич И. В. Фуллерены-новые аллотропные формыуглерода: структура, электронное строение и химические свойства // Успехи химии. 1993. — т. 62 (5). — с. 455.
- Елецкий А.В. Новые направления в исследованиях фуллеренов (Международная конференция по фуллеренам. Сан-Франциско, май 1994 г.) // Успехи физических наук. 1994. — т. 164. — с. 1007−1009.
- Kraetschmer W., Fostiropoulos К., Huffman D.R. The Infrared and Ultraviolet Absorption Spectra of Laboratory-produced Carbon Dust: Evidence for the Presence of the C6o Molecule // Chem. Phys. Lett. 1990. -v. 170.-p. 167−170.
- Kratschmer W., Lamb L.D., Fostiropoulos K. and Huffman D.R. Solid C6o: A New Form of Carbon // Nature. 1990. — v. 347. — p. 354- 358.
- Dubrovsky R., Bezmelnitsyn V., Eletskii A., Kulikov D. New approach in synthesis of carbon allotropes in large quantities // Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures. 2004. — v. 12. — no. 1−2. — p. 17−24.
- Sesli, А. ОДек, В., Oymael, M. Fullerene Production in a Graphite Tubular Reactor // Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures. 2005. — v. 13.-p, 1−11.
- Касумов M.M., Покропивный В. В. Повышение выхода фуллеренов в дуговом разряде под действием потока газа в полом электроде // Журнал технической физики. 2007. — т. 77. — № 7. — с. 136−138.
- Buseck P.R., Tsipursky S.J., Hettich R. Fullerenes from the Geological Environment // Science. 1992. — v. 257.- no. 5067. — p. 215−217
- Becker L., Poreda R.J., Hungt A.G., Bunch Th.E. and Rampino M. Impact event at the Permian-Triassic boundary: Evidence from extraterrestrial noble gases in fullerenes // Science. 2001. — v. 291. -p, 1530−1533.
- Pizzarello S., Huang Y., Becker L., Poreda R.J., Nieman R.A., Cooper G. and Williams M. The organic content of the Tagish Lake meteorite // Science. -2001. v. 293. — p. 2236−2239.
- Braun Т., Osawa E., C. Detre and Toth I. On some analytical aspects of the determination of fullerenes in samples from the permian/triassic boundary layers. // Chem. Phys. Lett. 2001. — v. 348. — 361−362.
- Cami J., Bernard-Salas J., Peeters E., Malek S. E. Detection of C6o and C70 in a Young Planetary Nebula // Science. 2010. — v. 329. — no. 5996. — p. 1180 -1182.
- Сотов А. В космосе нашли новое вещество // «Российская газета» -www.rg.ru24.02.2012, 13:48.20. http://www.neotechproduct.ru/application
- Baati Т., Bourasset F., Gharbi N., Njim L., Abderrabba M., Kerkeni A., Szwarc H., Moussa F. The prolongation of the lifespan of rats by repeatedoral administration of 60. fullerene // Biomaterials. 2012. — v. 33. — no. 19. -p. 4936−4946.
- Mochida I., Egashira M., Korai Y. and Yokogawa K. Structural changes of fullerene by heat treatment up to graphitization temperature // Carbon. -1997.-v. 35.-p. 1707−1712.
- Никонова P.M., Поздеева M.A., Ладьянов В. И., Аксенова B.B. О влиянии температуры на устойчивость фуллеренов/фуллеритов // Вестник удмуртского университета. Физика. 2007. — № 4. — с. 58−66.
- Бланк В.Д., Буга С. Г., Попов М. Ю., Давыдов В. А., Агафонов В. А., Шварк А., Сеоля Р., Расса А., Фабре К. Фазовые переходы и аномальное упрочнение твердого Сбо в сдвиговой алмазной камере высокого давления // ЖТФ. 1994. — т. 64. — № 8. — с. 153−156.
- Давыдов B.A., Кашеварова Jl.C., Рахманина A.B., Агафонов В. Н., Сеоля Р., Шварк А. Индуцированная давлением поликонденсация фуллерена С60 // Письма в ЖЭТФ, 1996. т. 63. — № 10. — с. 778−783.
- Tchernogorova О.Р., Bannykh О.А., Blinov V.M., Drozdova E.I., Dityat’ev A.A., Mel’nik N.N. Superhard carbon particles forming from fullerites in a mixture with iron powder // Materials Science and Engineering. 2001. — v. A299. — p. 136−140.
- O. P. Chernogorova, E. I. Drozdova, N. A. BuFenkov, V. M. Blinov, Nanotechnologies in Russia, 3, 344 (2008).
- Sundqvist B. Polymeric Fullerene Phases Formed Under Pressure // Structure and Bonding. 2004. — v. 109. — p. 85−126.
- Kozlov M.E., Hirabayashi M., Nozaki K., Tokumoto M., Ihara H. Superhard form of carbon obtained from Сбо at moderate pressure // Synthetic Metals. -1995. v. 70. — no. 1−3. — p. 1411−1412.
- Kozlov M.E.,' Tokumoto M., Yakushi K., Preparation and study of high-pressure phases of C6ofullerene // Synthetic Metals 1997. — v. 86. — no. 1−3.-p. 2349−2350.
- Dzwilewski A., Talyzin A., Bromiley G., Dub S., Dubrovinsky L. Characterization of phases synthesized close to the boundary of Сбо collapse at high temperature high pressure conditions // Diamond & Related Materials. 2007. — v. 16. — p. 1550−1556.
- Tat’yanin E.V., Lyapin A.G., Mukhamadiarov V.V., Brazhkin V.V., Vasiliev A.L. Mechanism of formation of the superhard disordered graphitelike phase from fullerite C6o under pressure // J. Phys. Condens. Matter. -2005.-v. 17.-p. 249−256.
- Richter H., Wang Z. P., Ley L. The one phonon spectrum in microcrystalline silicon // Solid St. Com. 1981. — v. 39, — p. 625−629.
- Мельник H.H. Частное сообщение.
- Bennington S.M., Kitamura N., Cain M.G., Lewis M.H., Arai M. The structure and dynamics of hard carbon formed from Сбо fullerene // Physica B. 1999. — v. 263−264. — p. 632−635.
- Blank V., Popov M., Pivovarov G., Lvova N., Gogolinsky K., Reshetov V. Ultrahard and superhard phases of fullerite C60: Comparison with diamond on hardness and wear // Diam. Rel. Mater. 1998. — v. 7. — no. 2−5. — p. -427−431.
- Булычев С.И., Алехин В. П. Метод кинетической твердости и микротвердости в испытаниях вдавливанием индентором // Заводская лаборатория. 1987. — № 11. — с. 76 — 79
- Oliver W.C.and Pharr G.M. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments // J.Mater.Res. 1992. — v.7. — p. 1564−1593.
- Diss P., Lamon J., Carpentier L., Loubet J.L., Kapsa Ph. Sharp indentation behavior of carbon/carbon composites and varieties of carbon // Carbon. -2002. v. 40. — p. 2567−2579.
- Dub S. N. and Trunov M. L. Determination of viscoelastic material parameters by step-loading nanoindentation // J. Phys. D: Appl. Phys. -2008. v. 41. p. 74 024−74 030.
- Martinez E., Esteve J. Nanoindentation hardness measurements using real-shape indenters: application to extremely hard and elastic materials // Appl Phys. A.-2001.-v. 72.-p. 319−324.
- Андриевский Р.А., Калинников Г. В., Hellgren N. Sandstrom P., Штанский Д. В. Наноиндентировние и деформационные характеристики наноструктурных боридонитридных пленок // Физика твердого тела. 2000. — т. 42, № 9, с. 1624−1627.
- Cheng F.T., On the indeterminacy in hardness of shape memory alloys // J. Mater. Sci. Technol. 2004. — v. 20. — p. 700−702.
- Veprek S. and Argon A.S. Mechanical properties of superhard nanocomposites // Surf. Coat. Technol. 2001. — v. 146−147. — p. 175−182.
- Елецкий A.B., Смирнов Б. М. Фуллерены и структуры углерода // Успехи физических наук. 1995. — т. 38. — с. 935−1009.
- H. Huck, E.B. Halac, M. Reinoso et al., Microstructural analysis of carbon films obtained from Сбо fullerene ion beams, Applied Surface Science 211 (2003) 379−385.
- Rey S., Antoni F., Prevot В., et al. Thermal stability of amorphous carbon films deposited by pulsed laser ablation, Appl. Phys. A. 2000. — v. 71. — p. 433−439.
- Leyland A., Matthews A. On the significance of the H/E ratio in wear control: a nanocomposite coating approach to optimised tribological behavior // Wear. 2000. — v. 246. — p. 1−11.
- Pharr G.M. Measurement of mechanical properties by ultra-low load indentation // Mater. Sci. Eng. A. 1998. — v. 253 (½). — p. 151−159.
- Tsui T.Y., Pharr G.M., Oliver W.C., et al. Substrate effects on nanoindentation mechanical property measurement of soft films on hard substrates // J. Mater. Res. 1999. — v. 14. — no. 1. — p. 292−298.
- Johnson K.L. Contact Mechanics. London UK: Cambridge University Press, 1985.
- Matthews A., Franklin S., Holmberg K. Tribological coatings: contact mechanisms and selection // J. Phys. D: Appl. Phys. 2007. — v. 40. — p. 5463−5475.
- Oberle T.L. Properties influencing wear of metals // J. Metals. 1951. — v. 3. -p. 438−439.
- Штанский Д. В. Кулинич С.А. Левашов ЕА. Moore J J. Особенности структуры и физико-механических свойств наноструктурных тонких пленок // Физика твердого тела. 2003. — т. 45. — № 6. — 1122−1129.
- Veprek S. The search for novel, superhard materials // J. Vac. Sci. Technol. -1999. v. A 17. — no. 5. — p. 2401−2420.
- Musil J. Hard and superhard nanocomposite coatings // Surf. Coat. Technol. 2000. — v. 125.-p. 322−330
- Андриевский P.A., Калинников Г. В., Кобелев Н. П., СойферЯ.М., Штанский Д. В. Структура и физико-механические свойства наноструктурных боридонитридных пленок // ФТТ. 1997. — т. 39. — № 10.-с. 1859−1864.
- Leyland A., Matthews A. Design criteria for wear-resistant nanostructured and glassy-metal coatings // Surface and Coatings Technology. 2004. — v. 177−178.-p. 317−324.
- Leyland A., Matthews A., Optimization of nanostructured tribological coatings, Leyland A., Matthews A. // Optimization of Nanostructured
- Tribological Coatings, in: Nanostructured Coatings, New York: Springer, 2007.-p. 511−538.
- Lawn B.R., Howes V.R. Elastic recovery at hardness indentations // Journal of Materials Science. 1981. — v 16. — p. 2745−2752.
- Sjostrom H., Stafstrom S., Boman M., Sundgren J.-E. Superhard and elastic carbon nitride thin films having fullerenelike microstructure // Physical Review Letters. 1995. — v. 75. — no. 7. — p. 1336−1339.
- Patterson J.R., Catledge S.A., Vohra Y.K. Nanoindentation and X-ray diffraction studies of pressure-induced amorphization in C70 fullerene // Applied Physics Letters. 2000. — v. 77. — no. 6. — p. 851−853.
- Alexandrou H.-J. Scheibe C. J. Kiely A. J. Papworth G. A. J. Amaratunga B. Schultrich, Carbon films with an sp2 network structure // Physical Review B. 1999. — v. 60, no. 15.-p. 10 903 — 10 907.
- Wang P., Wang X., Liu W., Zhang J. Growth and structure of hydrogenated carbon films containing fullerene-like structure // J. Phys. D: Appl. Phys.2008.-v. 41. p. 1−7.
- Adachi K., Kato K. Tribology of Carbon Nitride Coatings, in: Tribology of Diamond-Like Carbon Films Fundamentals and Applications // Springer US, 2008.-p. 339−361.
- Broitman E., Neidhardt J., Hultman L. Fullerene-like Carbon Nitride: A New Carbon-based Tribological Coating, in: Tribology of Diamond-Like Carbon Films Fundamentals and Applications, Donnet Ch. and Erdemir A., Eds., Springer US, 2008. 620−653.
- Talyzin A.V., Dubrovinsky L.S., Oden M., Jansson U. Superhard and superelastic films of polymeric C60 Diamond and Related Materials // 2001. -v. 10-p. 2044−2048.
- Bannykh O. A., Tchernogorova O. P., Blinov V. M., et al. Formation of Diamond-Like Carbon Particles upon Hot Isostatic Pressing of Mixtures of Fullerites and Metallic Powders // Russian Metallurgy (Metally). 2001. -no. 5. — p, 535−538.
- Tchernogorova O.P., Drozdova E.I., Bannykh O.A., Blinov V.M., Korshunov L.G., Mel’nik N.N. Wear Resistance of Metallic Composites with Diamond-Like Carbon Particles // Russian Metallurgy (Metally). -2003.-no. 2. -p. 174−178.
- Samiullah, Spectroscopic Characterization Of Fullerenes In Polymeric State, Master’s thesis, ISSN 1653−0187 / ISRN LTU-PB-EX-08/062-SE / NR 2008:062.
- Snoke D.W., Raptis Y., Syassen K. Vibrational modes, optical excitations, and phase transition of C6o at high pressures // Physical Review B. 1992. -v. 45.-p. 14 419−14 422.
- Wagberg T., Soldatov A., Sundqvist B. Spectroscopic study of phase transformations between orthorhombic and tetragonal C60 polymers, Eur. Phys. J. 2006. — v. 49. — p. 59−65.
- Winter J., Kuzmany H., Soldatov A., Persson P-A., Jacobsson P., Sundqvist B. Charge transfer in alkali-metal-doped polymeric fullerenes // Physical ReviewB. 1996. -v. 54.-no. 24.-p. 17 486−17 492 .
- Davydov V.A., Kashevarova L.S., Rakhmanina A.V. Tetragonal polymerized phase of C60 // Physical Review B. 1998. — v. 5. — no. 22. -14 786−14 790.
- Davydov V.A., Rakhmanina A.V., Boudou J.-P., Thorel A., Allouchi H., Agafonov V. Nanosized carbon forms in the processes of pressure-temperature-induced transformations of hydrocarbons // Carbon. 2006. — v. 44.- p. 2015−2020.
- J. Schwan, S. Ulrich, V. Batori, and H. Ehrhardt Raman spectroscopy on amorphous carbon films // Journal of Applied Physics. 1996. — v. 80. — no. 1. — pp.440−447.
- Milani P., Ferretti M., Piseri P., Bottani C.E., Ferrari A., Bassi A. Li, Guizzetti G., Patrini M. Synthesis and characterization of cluster-assembled carbon thin films // Journal of Applied Physics. 1997. — v. 82. — no. 11.-p. 5793−5798.
- G. Benedek, P. Milani and V.G. Ralchenko. Nanostructured carbon for advanced application // Carbon nanomaterials II Matematics, Phisics and Chemictry, Vol. 24.
- Ferrari A.C.- Robertson J. Interpretation of Raman spectra of disordered and amorphous carbon // Physical Review B. 2000. — v. 61. — no. 20. — p. 14 095−14 107.
- Hardwick L.J., Marcineka M., Beer L., Kerr J. В., Kostecki R. An investigation of the effect of graphite degradation on the irreversible capacity in lithium-ion cells // J. Electrochem. Soc. 2008. — v. 155. — p. A442-A447
- Pfeiffer R., Kuzmany H., Salk N., Gunther В. Evidence for transpolyacetylene in nanocrystalline diamond films from H-D isotropic substitution experiments // Appl. Phys. Lett 2003. — v. 82. — p. 4149— 4150.
- Kuzmany H., Pfeiffer R., Salk N., Gunther В. The mystery of the 1140 cm-1 Raman line in nanocrystalline diamond films // Carbon. 2004. — v. 42. -p. 911—917.
- Ferrari A.C., Robertson J. Origin of the 1150-cm"1 Raman mode in nanocrystalline diamond // Physical Review B. 2001. — v. 63. — p. 1 214 051−121 405−4.
- Ferrari А. С., Robertson J. Interpretation of Raman spectra of disordered and amorphous carbon // Physical Review B. 2000. — v. 61. — no. 20. — p. 14 095−14 107.V
- Tamuleviius S., Augulis L., Meskinis S., Grigaliunas V. Mechanical properties of carbon thin films. NATO Science Series, 1, v. 152, Frontiers of Multifunctional Integrated Nanosystems, Part IV. 2005. — p. 185−196.
- Robertson J. Diamond-like amorphous carbon // Materials Science and Engineering R. 2002. — v. 37. — p. 129−281.
- Catledge S.A., Vohra Y.K. Effect of nitrogen addition on the microstructure and mechanical properties of diamond films grown usinghigh-methane concentrations // Journal of Applied Physics. 1999. — v. 86. -no. 1.-p. 698−700.
- Karmenyan A., Perevedentseva E., Chiou A., Cheng C.-L. Positioning of Carbon nanostructures on metal surfaces using laser acceleration and the Raman analyses of the patterns // Journal of Physics: Conference Series. -2007.-v. 61.-p. 513−517.
- Milani P., Ferretti M., Piseri P. Synthesis and characterization of cluster-assembled carbon thin films // Journal of Applied Physics. 1997. — v. 82. -no. 11.-p. 5793−5798.
- A. R. Ubbelohde and F. A. Lewis, Graphite and Its Crystal Compounds Oxford, Clarendon Press, 1960.
- Салтыков C.A. Стереометрическая металлография, M. Металлургия, 1976, 271 с.
- Tuinstra F.- Koenig J.L. Raman Spectrum of Graphite // Journal of Chemical Physics. 1970. — v. 53. — p. 1126−1130.
- Yan Z., Barron A.R. Characterization of graphene by Raman spectroscopy // 2010. http://cnx.org/content/m34667/L2/
- Шелехов E.B., Свиридова T.A. Программы для рентгеновского анализа поликристаллов // МиТОМ. 2000. — № 8. — с. 16−19.