Метод формирование наночастиц при распаде нестехиометрических соединений

Карбиды переходных металлов с кубической кристаллической решеткой, соответствующие стехиометрическому составу МеC имеют упорядоченное строение (рис. 1а). Однако в процессе синтеза данных карбидов при Т~ 1600К формируется неупорядоченная структура, содержащая до 50% вакансий, связанных с отсутствием атомов углерода в соответствующих узлах решетки (рис.1б), поэтому их состав будет нестехиометрическим - МеC_y.

При охлаждении ниже температуры превращения беспорядок – порядок (~1300К) происходит упорядочение карбидов. Если охлаждение вести достаточно быстро, то процесс превращения будет носить бездиффузионный характер. В этом случае при формировании смеси упорядоченных и неупорядоченных фаз между ними возникают механические напряжения, вызванные несоответствием параметров их кристаллических решеток. Так как карбиды являются хрупкими соединениями, то под действием напряжений происходит растрескивание по границам фаз с образованием порошков с частицами наноразмеров в виде искривленных дисков. Еще один механизм растрескивания заключается в разделении упорядоченной фазы по границами разориентированных упорядоченных участков (доменов), также имеющих упругие деформации, вызванные структурным несоответствием.

Рис. 1. Строение решетки карбида типа МеС. а – упорядоченный нанобъем,

б - неупорядоченный нанобъем с отсутствием атома углерода. На границе возникают упругие искажения решетки.