Получение наноструктурных керамик с использованием магнитно-импульсного прессования порошков

• Автор: Иванов, Виктор Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 299 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Использование сильных импульсных магнитных полей для динамического уплотнения порошков: физические процессы и
экспериментальное оборудование
1.1.0 проблеме компактирования твердых наноразмерных порошков
1.2. Положительные особенности динамического сжатия порошков
1.3. Применение силового действия импульсных магнитных полей
для прессования порошков. История вопроса
1.4. Экспериментальная установка для одноосного магнитноимпульсного прессования порошков
1.4.1. Устройство и работа установки
1.4.2. Генерирование электромагнитной силы
1.4.3. Проблема удаления газов и адсорбированных веществ.
Блок дегазации
1.4.4. Особенности способа импульсного прессования порошков твердых материалов
1.5. Измерение импульсного давления при сжатии порошка
1.6. Получение и характеристика прессовок из наноразмерных керамических порошков
1.7. Выводы
ГЛАВА 2. Экспериментальный метод определения динамических
адиабат сжатия порошков
2.1. Одноконтурная модель индукционного ускорения массивных проводников
2.2. Моделирование индукционного ускорения подвижного пресс-инструмента для условий эксперимента
2.3. Определение динамических адиабат сжатия порошков
2.3.1. Одноосное мягкое сжатие порошков упругим калиброванным инструментом. Квазистатическое приближение
2.3.2. Характеристики порошка на динамической адиабате сжатия
2.4. Анализ погрешностей метода
2.4.1. Оценка степени квазистатичности и адиабатичности процесса
2.4.2. Погрешности, связанные с нарушением одномерности сжатия
2.4.3. О возможности раздельного моделирования процессов ускорения
и торможения пресс-инструмента
2.4.4. Погрешности, вносимые численной обработкой данных
2.4.5. Оценка полной погрешности
2.5. Выводы
ГЛАВА 3. Консолидация наноразмерных керамических порошков под действием мягких волн сжатия
3.1. Компактирование порошков АІ2О3
3.1.1. Особенности консолидации наноразмерных порошков оксида алюминия
3.1.2. Характеристика исходных порошков А12Оз
3.1.3. Сравнение прессуемости наноразмерного порошка А1203 при импульсном и статическом сжатии
3.1.4. Динамические адиабаты сжатия порошков А12Оз

3.1.5. Характеристика прессовок из нанопорошков АІ2О3
3.2. Компактирование порошков Ті02
3.2.1. Имеющийся опыт в консолидации порошков оксида титана
3.2.2. Характеристика исходных порошков
3.2.3. Динамические адиабаты сжатия порошков ТЮ2, полученных
разными методами. Характеристика прессовок
3.3. Компактирование порошков Zr02
3.3.1 .Задача, решаемая при компактировании порошков оксида циркония
3.3.2. Характеристика исходных порошков
3.3.3. Динамические адиабаты сжатия порошков Zr02 с разной
степенью агломерирования. Характеристика прессовок
3.4. Компактирование порошков TiN
3.5. О механизме динамического уплотнения твердых наноразмерных порошков
3.6. Выводы
ГЛАВА 4. Синтез нанокерамик при спекании высокоплотных прессовок
из наноразмерных порошков
4.1. Особенности кинетики спекания наноразмерных порошков
4.2. Спекание прессовок из наноразмерных порошков А1203
в обычной резистивной печи
4.2.1. Методика эксперимента
4.2.2. Фазовые превращения и кинетика усадки при спекании прессовок
с разной плотностью
4.2.3. Синтез нанокерамики А1203 в режимах контролируемого нагрева
4.2.4. Влияние добавок МдО и ТЮ2 на синтез керамики А1203
4.3. Сравнение спекания прессовок из нанопорошков А1203 при нагреве

давлениями более 2 ГПа. В случае, когда через лайнер пропускался весь импульс тока ГИТ, порог его теплового разрушения был ниже 1 ГПа. Получаемые стержни в серебряной оболочке после термообработки характеризовались высокой плотностью, близкой к теоретической, и транспортным критическим током 2100 А/см2 при 77 К.
Преимущество использования униполярного импульса подтверждается следующей оценкой. Обычно в электродинамических установках разряд емкостного накопителя энергии происходит в режиме, близком к режиму короткого замыкания. Для оценки с достаточной точностью можно принять, что разрядный ток i(t) изменяется во времени как затухающая синусоида:
i (t) = lo exp(-pt) sin (cot), (1.2)
где is и p - частота колебаний и коэффициент затухания, соответственно. При этом максимальная плотность электромагнитных сил (1.1), толкающих лайнер, развивается в первом полупериоде тока. Все последующие полупериоды с убывающей амплитудой тока мало эффективны для ускорения лайнера, но характеризуются весьма значительным вкладом в его разогрев. Эффект разогрева к концу импульса тока дополнительно усиливается из-за положительного температурного коэффициента сопротивления материала лайнера (медь, алюминий). Завышенная
оценка доли энергии 8, выделяемой в лайнере за первый полупериод -W(T/2), от
энергии, выделяемой в течение полного разряда W(co), может быть сделана в приближении постоянства его электросопротивления (со, (3 = const):
W(Т/2)
8 =
W (со)
(1.3)