Исследование и применение керамических материалов из ультрадисперсных порошков, полученных плазмохимическим синтезом

• Автор: Андриец, Сергей Петрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 135 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Е КОНСТРУКЦИОННЫЕ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ УЛЪТРА(НАНО)ДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ А1203 и гюду)

1.1 Оксид алюминия и диоксид циркония: фазовые превращения и механические свойства

1.2 Особенности порошков, полученных различными методами синтеза

1.3 Технология получения керамических материалов

1.4 Литье термопластичных шликеров

1.5 Технологическая подготовка порошков

2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Постановка задачи

2.2 Материалы исследований
2.3 Методика исследований
3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ А12Оз и гЮ2(У) ПЕРЕД ФОРМОВАНИЕМ
3.1 Исследование физических и технологических свойств УДП при различных технологических схемах их обработки
3.1.1 Механическая обработка
3.1.2 Предварительный отжиг порошков
3.1.3 Отжиг и механическая обработка порошков
3.2 Исследование фазового состава УДП при различных технологических схемах их обработки
• 4. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ ШЛИКЕРОВ НА
ОСНОВЕ ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ А1203 и ХЮ2(У)
4 Л Влияние операций технологической подготовки порошков на содержание
термопластичной связки в шликере
4.2 Исследование технологических свойств УДП при изменении технологических параметров шликерного
5. СТРУКТУРА, ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЕЧЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ
5.1 Изучение спекания образцов и изделий при изменении времени и среды обжига
5.2 Микроструктура, фазовый состав УДП
5.3 Механические характеристики спеченной керамики
5.4 Технология получения керамических изделий и их применение
ф Заключение
Литература

ВВЕДЕНИЕ
В последние годы наметился существенный рост производства изделий из ультрадисперсных порошков (УДП), полученных различными методами синтеза [1,2,3]. Ультрадисперсные порошки, из-за уникальных свойств которые невозможно получить традиционными способами, имеют широкий спектр применения в различных областях науки, техники и технологии.
Компактные ультрадисперсные материалы могут быть основой, улучшающей характеристики суперпластичных изделий из керамики, высокотвёрдых износостойких режущих и обрабатывающих материалов и др.[1].
Порошковая металлургия является весьма эффективным и экономичным методом производства из ультрадисперсного порошка массивных компактов с размерами зерен (кристаллитов) в пределах нескольких десятков нанометров, т.е. на уровне фрагментов субструктуры (блоков, субзерен). Порошковая технология — наиболее универсальный метод, однако, в связи с интенсивной рекристаллизацией, получение безпористых образцов (изделий) с наноструктурой представляет известные трудности и может быть реализован в большинстве случаев только при использовании высокоэнергетических методов консолидации [1].
Термодинамическая метастабильность УДП позволяет синтезировать уникальные соединения и фазы, активируя важнейшие этапы процесса за счет химической поверхностной активности УДП. Однако эти же факторы обуславливают и их недостатки для порошковой технологии: агломерирование сорбирование примесей, пыление, плохую прессуемость и формуемость, вследствии низкой насыпной плотности [4]. Присутствие агломератов в синтезированном порошке приводит к формированию крайне неоднородной упаковки частиц в порошковых компактах, получаемых традиционными методами керамической технологии. Это негативно сказывается на физико-механических характеристиках спечённого материала [4], из чего следует, что изготовление высокопрочной керамики из УДП требует тщательной технологической проработки, а в ря-
Учитывая размеры частиц УДП, их измельчение может быть осуществлено на оборудовании, предназначенном для тонкого измельчения, в частности, на мельницах четырех типов - вращающихся барабанных, шаровых, вибрационных, дезинтеграторных и струйных [73]. Для шаровых вращающихся мельниц соотношение средних размеров частиц порошка до и после измельчения, называемое степенью измельчения, составляет 5 (К 100. Форма частиц, получаемая в результате размола в таких мельницах, обычно осколочная, т.е. неправильная, причем шероховатость поверхности частиц мала [74]. При получении измельченных материалов с величиной частиц порядка 1мкм размол путем дробления частиц падающими шарами становится малоэффективным.
Принцип действия вибрационных мельниц основан на приведение массы шаров и измельченного материала в круговое колебательное движение посредством вибратора.
В струйных мельницах частицам измельчаемого материала кинетическая энергия передается потоком газа, воздуха, пара или продуктов сгорания. Дезинтеграторы, как и струйные мельницы, относятся к числу машин ударного действия.
На механизм разрушения твердых тел, на их прочность и хрупкость, значительное влияние оказывают некоторые жидкости, химически или физически сорбированные на наружной поверхности и на поверхности внутренних полостей. Решающее значение для адсорбционного эффекта понижения прочности, увеличения хрупкости и уменьшения работы разрушения имеют дефекты строения материала. Наименьшая эффективность измельчения совпадает со значением наибольшей прочности коагуляционной структуры влажного порошка. Такая наименьшая эффективность получается при средней толщине оболочек жидкости вокруг зерен порошка в 5-10 насыщенных монослоев. Если же содержание жидкости таково, что средняя толщина оболочек может составить около 40+100 монослоев (0,1+0,02 мкм), дальнейшее увеличение влажности оказывается неэффективным. Установлено так же, что действие поверхно-