AbstractsEngineering

Kosmose-, lennuki- ja energiatehnoloogia tormiline areng on tekitanud vajaduse uudsete nano-komposiitmaterjalide ning funktsionaalsete pinnakatete järele, mida kasutatakse kaasaegsete seadmete ja konstruktsioonide väljatöötamisel. Materjalid peavad vastu pidama ekstreemsetele oludele kaotamata seejuures oma funktsionaalsust. Selleks otstarbeks sobivad metallkarbiidide ja -oksiidide komposiidid ning pinnakatted, millel on äärmuslik kulumiskindlus ning mis kannatavad kõrgeid töötemperatuure, samas vastu pidades temperatuurikõikumistele. Sarnased nõuded materjalidele on järjest enam ka meie igapäevaellu jõudnud. Käesoleva töö eesmärgiks oli kõvade keraamiliste nano-komposiitmaterjalide ja funktsionaalsete katete väljatöötamine lähtudes sool-geel tehnoloogiast. Eesmärgi saavutamiseks läheneti probleemile mitmest aspektist: töö hõlmas sool-geel tehnoloogia kasutamist, materjalide töötlust ja katsetamist kõrgetel temperatuuridel, tulemi täppis-karakteriseerimist ja nano-osiste mehaaniliste omaduste selgitamist. Sool-geel meetodi kasutamise üheks peamiseks eeliseks alternatiivide ees on, et lähteained segatakse kokku vedelas faasis ehk molekulaarsel tasandil, mille tulemusena saadakse ühtlaselt jaotunud komposiitmaterjalid. Töös näidati, et väljatöötatud meetodiga valmistatud lähteainete kasutamisel on võimalik oluliselt vähendada karbiidsete komposiitmaterjalide karbotermilise taandamise temperatuuri. Erilist tähelepanu pöörati titaan-tsirkooniumkarbiidi segu (TiC-ZrC), titaankarbiidi/ süsiniknanotorude komposiidi (TiC/MWCNT) ja titaanoksiidiga kaetud hõbeda nanotraatide (TiO2/AgNW) sünteesile ning karakteriseerimisele. Ühedimensionaalsete nanoosakeste täpsemaks tundmaõppimiseks konstrueeriti kõrglahutusega elektronmikroskoobi sisse spetsiaalne seade osakeste mehaaniliste omaduste väljaselgitamiseks. Nanostruktuuride mehaaniliste omaduste määramine aitab mõista seoseid nende suuruse, geomeetria ja koostise vahel. Saadud teave aitab komposiitmaterjalidesse funktsionaalseks täitematerjaliks või tugevdavaks armatuuriks sobivaid nanostruktuure valida. Töös selgitati välja näiteks, kas üksikuid alumiiniumoksiid(Al2O3)fiibreid ja hõbeda nanotraate on võimalik painutada elastselt miljon tsüklit. The conventional industry is undergoing a dramatic change towards an innovative, high-technology, knowledge-based grounds. Increasing competition on the global market constantly demands for materials with advanced properties and producing technology. During recent decades researchers have paid great attention to new materials that are stable at extreme environmental conditions as candidates for technological applications like supersonic flights and rockets. Metal carbides and oxides are promising candidates for extreme environmental conditions due to their excellent and unique combination of high melting point, good thermal-shock resistance and high hardness. The development of nanocomposites and nanostructured coatings are more relevant and preferable research directions in modern material science. The particular aim of this…