Корундо-циркониевая нанокерамика, полученная с использованием высокоинтенсивных потоков энергии

• Автор: Ивашутенко, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 128 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1 Свойства оксидных ультрадисперсных порошков и технология их изготовления

1.1 Синтез ультрадисперсных порошков (литературный обзор)

1.2 Методы анализа порошковых структур

1.3 Технология плазмохимического синтеза нанопорошков

1.4 Свойства порошков системы 7г02-А120з-У20з, полученных по плазмохимической технологии

Глава 2 Компактированис порошковых материалов

2.1 Сравнение существующих методов компактирования ультрадисперсных порошковых масс (литературный обзор)

2.1 Методы прессования, используемые в работе

2.2 Магнитно-импульсное прессование оксидных порошков в сравнении с другими методами компактирования
2.3 Компьютерное моделирование магнитных и механических полей при разработке магнитно-импульсного пресса
2.4 Конструкция лабораторного двустороннего магнитно-импульсного пресса
2.5 Определение давления прессования в магнитно-импульсном прессе
2.6 Результаты экспериментов по магнитно-импульсному прессованию корундового нанопорошка
2.7 Конструкция промышленного двустороннего магнитно-импульсного пресса
Глава 3 Микроволновое спекание оксидной керамики
3.1 Активированные способы спекания керамики (литературный обзор)

3.2 Методика спекания корундо-циркониевой керамики
3.3 Методики исследования свойств КЦ-керамики
3.4 Основные закономерности микроволнового спекания
3.5 Активирование процесса спекания в микроволновых полях
3.6 Оптимальные режимы микроволнового спекания КЦ-керамики
3.7 Эффект разуплотнения при высоких температурах спекания для керамики, содержащей Zr02
3.8 Связь размеров зерен и ОКР со свойствами КЦ-керамики
3.9 Сравнение различных технологий спекания корундо-циркониевой керамики
3.10 Механизм микроволнового спекания оксидной керамики
Глава 4 Электрические свойства корундо-циркониевой керамики
4.1 Диоксид циркония - суперионный проводник (литературный обзор)
4.2 Методика измерения электрических свойств керамики
4.3 Результаты исследования электрических свойств КЦ-керамики
Заключение
Список литературы

Введение
Актуальность темы
Наноматериалы и нанотехнологии становятся в настоящее время ведущими научными и техническими направлениями, обеспечивающими прогресс современной цивилизации. Становятся актуальными работы в области материаловедения, направленные на создание материалов с уникальными свойствами на базе использования нанотехнологий. Одним из наиболее перспективных объектов исследования в этом плане является корундо-циркониевая (КЦ) керамика. Перевод структуры КЦ-керамики в нанокристаллическое состояние позволит создать материал с высочайшими эксплуатационными свойствами, имеющими потребность в самых различных отраслях промышленности, включая металлообработку, машиностроение, водородную энергетику и др.
Прогностические оценки, основанные на использовании современных технологий свидетельствуют о том, что КЦ - керамика может иметь величину коэффициента трещиностойкости К]С ~ 30...40 МПа-м1/2 и прочность на изгиб (Тизг ~ 8000 МПа. Такими свойствами в настоящее время не обладает ни один конструкционный материал. Однако, перечисленные характеристики и свойства присущи только лишь для керамики, имеющей наноструктуру. Так, к примеру, эффект высокотемпературной сверхпластичности был обнаружен и исследован немецкими и американскими учеными только для корундо-циркониевой нанокерамики.
Поставить нанокерамику в разряд полноценных высокопрочных материалов можно только применяя нетрадиционные керамические технологии. Так, в США и Японии в основном ориентируются на дорогостоящие приемы газостатического спекания керамики.
Аналогичных результатов, но при существенно меньших материальных затратах, можно достичь путем использования в

воды, которая способна при контакте с порошками привести к гидролитическому разложению фаз. Это относится к порошкам иттрий-бариевых купратов и другим подобным материалам.
Таким образом, параметры порошка, выбор способа прессования и наличие пластификатора определяются технологическими условиями на изготовление того или иного керамического материала. Особо важное значение при этом приобретает технология изготовления наноструктурированных керамических материалов.'
Для создания высокоплотной функциональной керамики, характеризуемой уникальными свойствами, необходимо на стадии прессования добиться плотности компакта, составляющей 70...90 % от плотности беспористой структуры [38]. Другими словами, пористость прессовки не должна превышать 10...30 %. Это условие трудно выполнить традиционными способами формования порошков (шликерное литье, экструзия, статические виды прессования). Поэтому для решения поставленной задачи необходимо применение новых способов консолидации порошков, к которым, в первую очередь, следует отнести динамические виды компактирования.
В данной главе излагаются результаты изучения эффективности различных способов прессования ультрадисперсных и среднедисперсных оксидных порошков. Сравниваются порошковые компакты, полученные статическими и динамическими методами прессования. В качестве нетрадиционного метода консолидации порошков рассматривается двустороннее магнитно-импульсное прессование.
Таким образом, из представленного литературного обзора следует, что для получения высококачественной нанокерамики наиболее подходящим по технико-экономическим показателям является магнитноимпульсное (МИ) компактирование. На этом основании в данной работе рассчитаны, спроектированы и созданы две разновидности магнитноимпульсного пресса — малый, лабораторный и большой, промышленный.