Исследование физических свойств оксидных керамик, получаемых из слабо агрегирующих нанопорошков с использованием магнитно-импульсного прессования

• Автор: Кайгородов, Антон Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 125 с. : ил.

1. Глава 1. Метод магнитно-импульсного прессования наноразмерных порошковых материалов
1.1. Место магнитно-импульсного прессования среди других методов уплотнения порошков высоким давлением

1.2. Состояние исследований по магнитно-импульсному прессованию нанонорошков

1.3. Используемое экспериментальное оборудование

1.4. Роль адсорбатов при импульсном уплотнении нанопорошков оксидов

1.4.1. Характеристики исследуемых ншюпорошков

1.4.2. Динамика изменения массы компактов в зависимости от условий прессования нанопорошков

1.4.3. Десорбция летучих веществ на разных этапах прессования

нанопорошков

1.4.4. Демонстрация процессов адсорбции-десорбции на примере прессования нанопорошка оксида алюминия
1.5. Выводы
2. Глава 2. Разработка метода получения керамики оксида алюминия с тонкой структурой с использованием композиционных ультрадисперсных
порошков
2.1. Известные способы повышения механических свойств керамики на основе оксида алюминия

2.2. Получение керамики на основе оксида алюминия прессованием и спеканием
композиционных порошков А120з+А1
2.2.1. Характеристики исходных порошков
2.2.2. Маршрут синтеза керамики и аттестация материала
2.2.3. Влияние добавки А1 на прессуемость и спекаемость порошка оксида
шпоминия
2.3. Р1сследование микроструктуры образцов компактов и керамики АЬ03
2.4. Механические свойства образцов керамики А1203
2.4.1. Выбор метода определения механических свойств керамики
2.4.2. Обработка данных, полученных прибором ХапШев!600
2.4.3. Результаты измерения механических-свойств плоских образцов керамики
А1203
2.4.4. Механические свойства образцов в форме толстостенных труб из А1203
2.5. Выводы
Глава 3. Оптически прозрачная керамика на основе оксида иттрия, допированная ионами неодима
3.1. Актуальность развития технологий получения прозрачной керамики
3.2. Особенности получения прозрачной керамики Ыс1:У2Оз магнитно-импульсным прессованием и вакуумным спеканием слабо агрегированных нанопорогаков
3.2.1. Характеристики исходных нанопорошков
3.2.2. Особенности уплотнения нанопорошков Хс1:У203 при магнитно-импульсном прессовании
3.2.3. Термическая стабилизация исходных порошков
3.2.4. Результаты дилатометрического исследования спекания компактов из
нанопорошков Ш:У2<Эз
3.3. Исследование микроструктуры образцов керамик ХсйУ^Оз
3.3.1. Исследование качества межкристаллитных границ методом «тепловых»
импульсов
3.4. Механические свойства образцов керамик МгУгОз
3.5. Исследование оптической прозрачности образцов керамики Ы<1:У20з
3.6. Выводы
4. Глава 4. Механические свойства керамик кубических модификаций YSZ и СеОбО с
субмикронной структурой
4.1. Механические свойства электролитических керамик УБЕ и СеОсЮ, полученных традиционными технологиями
4.2. Характеристика метода получения керамик кубических YSZ и СеОбО с субмикронной структурой из наноразмерных порошков
4.3. Влияние структурных особенностей электролитических керамик на их механические свойства
4.4. Изучение размерного эффекта при индентировании керамик кубических У82 и СеОсЮ
4.5. Сравнение механических свойств керамик кубических YSZ и СевсЮ
4.6. Выводы
Заключение
Литература

использованием пониженных давлений прессования порядка 0,3-0,5 ГПа. В частности, наибольшей относительной плотностью (0,97) обладает керамика, полученная при пониженных давлениях прессования из композитного порошка состава А-1АМ+15А1 спеканием при 1550°С/ЗО минут. Вероятно, выбранное А-1АМ+15А1 сочетание состава исходного порошка с режимами его прессования и спекания является наиболее благоприятным для получения плотной керамики. Подчеркнем, что коррекцией маршрута спекания и выдержкой при максимальной температуре достигнуто полное превращение металлического алюминия в оксид.
Все полученные образцы керамик из композиционных порошков были свободны от трещин, что указывает на достаточно высокую степень однородности по объему спрессованных образцов. Это принципиально достигалось как способом прессования порошка, так и введением в него мягкой составляющей, выравнивающей внутренние напряжения в прессовке за счет собственной интенсивной пластической деформации.
2.3. Исследование микроструктуры образцов компактов и керамики А^Оз
Для выявления особенностей спекания композиционных порошков АЬОз+А1 были исследованы образцы разных исходных составов, спекание которых было прервано при температуре 800 °С, превышающей температуру плавления алюминия (660 °С). На рис. 10 представлены изображения изломов таких образцов с разным исходным содержанием алюминия.
В целом микроструктура всех исследуемых составов характеризуется наличием крупных частиц с размером до едипиц микрон неопределенной формы и частиц значительно более мелкой фракции с размерами порядка 50 нм, имеющих в большинстве форму сфер и раковин. Логично предположить, что крупные частицы унаследованы от исходного нанопорошка оксида А-1АМ, а частицы мелкой фракции получены