Исследование режимов магнитно-импульсного прессования для получения тонкостенных трубчатых твердооксидных элементов

• Автор: Спирин, Алексей Викторович
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 142 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ПРЕДПОСЫЛКИ РАЗВИТИЯ МЕТОДА МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОГО ПРЕССОВАНИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКОСТЕННЫХ ТВЕРДООКСИДНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

1.1. Элементы с твердым электролитом и устройства на их основе

1.2. Радиальное магнитно-импульсное прессование

1.2.1. Особенности получения трубчатых электролитов

формованием порошков

1.2.2. Использование комбинированного подхода для изготовления тонкостенных трубчатых изделий из керамики
1.2.3. Перспективы использования индукционного сжатия проводящих оболочек для радиального магнитно-импульсного прессования

1.2.3.1. Диффузия магнитного поля в трубчатую оболочку и

связанные с ней эффекты

1.2.3.2. Типы индукторных систем
1.3. Постановка задач исследования
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ИНДУКЦИОННОГО СЖАТИЯ ПРОВОДЯЩИХ ОБОЛОЧЕК
2.1. Теоретическая часть
2.1.1. Динамика схлопывания тонкостенной оболочки. Грубое приближение..
2.1.2. Возможности строгого описания процесса радиального магнитноимпульсного прессования в индукционном режиме
2.2. Экспериментальная часть
2.2.1. Устройство и характеристики экспериментального оборудования.
2.2.1.1. Генератор импульсных токов
2.2.1.2. Нагрузка генератора - спиральный однослойный индуктор
Расчет электрических параметров индуктора
Конструкция индуктора и его изготовление
Исследование характеристик индукторов
2.2.2. Эксперимент
2.2.2.1. Объекты исследования
2.2.2.2. Методика исследований и средства измерения
2.2.2.3. Постановка эксперимента
2.2.2.4. Результаты и обсуждение
2.3. Выводы к главе
ГЛАВА 3. ПОЛУЧЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ ТРУБЧАТОГО ТВЕРДООКСИДНОГО ЭЛЕМЕНТА РАДИАЛЬНЫМ ПРЕССОВАНИЕМ ПЛЕНОК ИЗ НАНОПОРОШКОВ
3.1. Методы анализа и средства измерения
3.2. Исходные материалы
3.3. Изготовление пленок из порошков способом литья
3.4. Процедура изготовления компактных трубчатых заготовок из пленок.
3.4.1. Подготовка пленки и формирование заготовки
3.4.2. Пресс-инструмент и его подготовка
3.4.3. Магнитно-импульсное формование и спекание
3.5. Компоненты трубчатого твердооксидного элемента. Твердый электролит и катод
3.5.1. Трубчатый электролит
3.5.1.1. Определение условий магнитно-импульсной обработки
3.5.1.2. Характеристики трубчатых изделий
3.5.2. Трубчатый катод
3.6. Выводы к главе
ГЛАВА 4. ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУР ТВЕРДООКСИДНОГО ЭЛЕМЕНТА
4.1. Особенности совместного формирования структуры твердооксидного элемента с разнородными слоями
4.2. Тонкостенный твердооксидный элемент с многокомпонентой структурой
4.2.1. Исследование условий магнитно-импульсной обработки двухкомпонентной структуры
4.2.2. Характеристики многокомпонентных структур
4.3. Электрохимические устройства на основе твердооксидных элементов
4.4. Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
СОКРАЩЕНИЯ И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
1. Разработать и изготовить спиральные индукторы с диаметром канала не менее 25 мм и длиной рабочей зоны 140 и 270 мм для многократной генерации магнитного поля амплитудой около 25 Тл с длительностью полупериода колебаний в диапазоне 80-120 мкс;
2. Провести теоретическое и экспериментальное исследование силового действия магнитного поля соленоида на тонкостенные оболочки из меди, динамику ее радиального сжатия при отсутствии порошка и с порошком;
3. Исследовать режимы обработки импульсным давлением многослойных заготовок из пленок на стержне посредством сжатия буферного порошкового слоя внешней медной оболочкой, находящейся в продольном импульсном магнитном поле соленоида. Провести микроструктурные исследования полученных компактов и керамик из них для выявления дефектов, обусловленных прессованием;
4. Исследовать возможность получения монолитных трубчатых компактов радиальным магнитно-импульсным прессованием многослойных заготовок из полимер-керамической пленки на основе нанопорошка твердого электролита УБг или катода ЦЗМ для получения спеканием при температуре ниже 1300°С труб электролита с толщиной стенки 0,1-0,5 мм, с относительной плотностью керамики не ниже 0,97 и масштабом кристаллической структуры в субмикронном диапазоне, а также труб катода с высокой открытой пористостью;
5. Исследовать возможность пол учения монолитных т рубчатых компактов радиальным магнитно-импульсным прессованием многослойных заготовок из полимер-керамических пленок, содержащих, по крайней мере, два функциональных слоя твердооксидного элемента, например, слоя катода ЦЗМ и электролита Увг, для получения спеканием при температуре ниже 1300°С целостной структуры с газоплотным слоем электролита и пористым слоем электрода;
6. Охарактеризовать трубчатые образцы по геометрическим размерам, толщине стенки, диаметру и длине, исследовать микроструктуру, газоплотность электролита и пористость электродов, а также электрические и электрохимические характеристики.