Исследование образования и структурных особенностей ультрадисперсного (нано-) диоксида циркония

• Автор: Чжу Хунчжи
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 138 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1 Состояние исследований нано-ЕЮ2 (литературный обзор)

1.1 Оксид циркония - перспективная керамика

1.2 Физические и химические свойства 2Ю

1.3 Способы получения наночастиц

1.4 Кристаллическая структура 2Ю

1.5 Структурные особенности наночастнц

1.6 Выводы

Глава 2 Объекты и методы исследования

2.1 Характеристика объектов исследования

2.1.1 Порошки 2г
2.1.2 Таблетки гю
2.2 Методы исследования
2.2.1 Фотонная корреляционная спектроскопия
2.2.2 Дифференциальная сканирующая калориметрия и
термогравиметрический анализ
2.2.3 Рентгеноструктурный и рентгенофазовый анализ
2.2.4 Просвечивающая электронная микроскопия
2.2.5 Лтомно-силовая микроскопия
2.2.6 Весовой анализ
2.2.7 Пикнометрический анализ
Глава 3 Получение и определение структуры ультрадисперсного порошка 2Ю2
3.1 Синтез гидроксидов циркония
3.2 Термообработка гидроксидов циркония
3.3 Влияние условий термообработки
3.3.1 Фактор времени термообработки
3.3.2 Фактор исходных солей
3.3.3 Фактор среды

3.4 Устойчивость НЧ Хг02, полученного изотермической термообработкой
гидроксидов циркония
Глава 4 Компактирование ультрадисперсного порошка гг
4.1 Прессование с помощью ультразвукового воздействия
4.2 Компактирование с помощью магнитно-импульсного прессования
4.2.1 Прессование диоксида циркония, полученного термообработкой гидроксида циркония на воздухе
4.2.2 Прессование 7г02, полученного термообработкой гидроксида циркония в вакууме
Глава 5 Обсуждение результатов
5.1 Оболочечная модель строения НЧ Zт02 и схема фазовых превращений в них
5.2 Термообработка гидроксида циркония и устойчивость Zт02 с метастабильной модификацией
5.2.1 Фазовый переход при тепловом воздействии
5.2.2 Схема компактирования НЧ 2Ю
Выводы
Список литературы
Введение
Актуальность работы. Последнее десятилетие XX века ознаменовалось повышением интереса специалистов в области физики, химии, материаловедения к конденсированному веществу с нанометровым масштабом структуры: наночастицам (НЧ) и нанокристаллам (ПК), названным в России раньше ультрадисперспыми системами [1], в частности, порошками (УДП); их получению, свойствам и различным превращениям. Полученные на их основе наноматериалы и открывшиеся в последние годы очень значительные перспективы использования их уникальных физических, химических, механических, биологических свойств, позволили перейти от научных исследований к разработке практического применения, что признано новой “ключевой” технологией XXI в., сравнимой по значимости с уже развитыми ранее компьютерно-информационной и биотехнологиями [2].
Особенности (а иногда уникальность) свойств, и в первую очередь, атомнокристаллического строения УДП, а также материалов на их основе при размере частиц (структурных элементов) 100 нм и менее, обусловлены рядом причин [3]:
- соизмеримостью геометрического размера с одной или несколькими фундаментальными величинами или характерными длинами какого-либо процесса в нем;
- увеличенной удельной поверхностью и, соответственно, возросшей поверхностной энергией наночастицы;
- экстрематьпыми условиями образования, ведущими к неравновесному состоянию наночастиц.
, Эти физические факторы проявляются в особенностях различных свойств наноматериалов (по сравнению с массивными образцами), в частности: механических - повышение твердости в сочетании с высокой пластичностью; электрических - полупроводниковый характер проводимости малых частиц; магнитных - экстремальный характер зависимости магнитных свойств от размера с проявлением суперпараманетизма; тепловых - снижение температур плавления,

промышленности. При этом наиболее высокими эксплутаиионными свойствами обладают изделия на основе порошков 2г02 с высокотемпературными (Т- и С-) фазами. Но в настоящее время в литературе не существует единой точки зрения на вопросы оптимизации синтеза и стабилизации мстастабилг.пых фаз Zr02 при нормальных условиях.
, Для синтеза наноразмерных частиц Zr02 был выбран нейтрализационный метод химического способа получения, описанный в параграфе 1.3.3, поскольку он является наиболее простым и не требует специального оборудования (например, автоклава, необходимого для способа 1.3.1) или реактивов, не производимых промышленностью (например, соответствующих алкоксидов Zг, необходимых для способа 1.3.5). Несмотря на кажущуюся простоту данного процесса, многие его детали, приводимые различными авторами, существенно различаются, а иногда и противоречат друг другу, поскольку превращение аморфных частиц в кристаллические при нагреве происходит через ряд метастабильных структур, зависящих ог способа их получения, старения, скорости нагрева и т.д. Все это указывает на необходимость проведения дополнительных экспериментов по синтезу нанопорошков 2Ю2 и построения на их основе новых модельных представлений о механизме их формирования и стабилизации.