Свойства корундо-циркониевой нанокерамики, полученной из плазмохимических порошков методами радиального прессования и искрового плазменного спекания

• Автор: Акарачкин, Сергей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.09.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 158 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Высокоэффективные технологии производства оксидной напокерамики (Литературный обзор)
1.1 Структура, фазовые модификации, свойства
и технология корундо-циркониевой нанокерамики
1.2 Обзор существующих методов компактирования ультрадисперсных порошковых масс
1.2.1 Принцип и разновидности магнитно - импульсного прессования
1.2.2 Радиальное магнитно-импульсное (РМИ) прессование
1.3 Обзор методов активированного спекания керамики
1.3.1 Общее описание технологии искрового плазменного спекания
1.3.2 Физика искрового плазменного спекания керамики
1.4 Свойства керамики, полученной методами МИ-прессования и активированного
спекания
Глава 2. Расчёт и конструирование РМИ-пресса совмещающего схемы Тг- и ©-пинчей
2.1 Недостатки и пути усовершенствования технологии РМИ-прессования
2.2 Общая схема РМИ-пресса совмещенной конструкции
2.3 Физико-математическая модель расчёта давления прессования РМИ-пресса (Т-модель)
2.4 Расчет параметров Т-схемы замещения
2.5 Расчет давления прессования
2.6 Расчет теплового режима РМИ-пресса
2.7 Конструирование РМИ-пресса, совмещающего схемы Ъ- и 0-пинчей
2.8 Моделирование процесса РМИ-прессования в программном пакете конечноэлементных расчётов СОМЗОЬ МиШрЬуяюз
2.9 Сравнение результатов Т-модели и КЭ расчётов_СОМ80Ь МиН1рЬуз1сз
Глава 3. Используемые в работе технологии спекания и методы исследования свойств компактов и нанокерамики
3.1 Конструкция установки для искрового плазменного спекания
3.2 Техника искрового плазменного спекания КЦ-нанокерамики
3.3 Метод термического спекания КЦ-нанокерамики
3.4 Экспериментальные методы исследования свойств компактов и
нанокерамики
Глава 4. Исследование физико-механических свойств и структуры длинномерных компактов и изделий из корундо-циркониевой нанокерамики
4.1 Исследование корундо-циркониевых компактов, полученных с использованием РМИ-прессования
4.2 Влияние давления РМИ-прессования на плотность компактов
4.3 Влияние адсорбатов па свойства РМИ-компактов
4.4 Изучение микроструктуры РМИ-компактов
4.5 Влияние температуры термического спекания и исходной плотности компактов на физико-механические свойства КЦ нанокерамики
4.5.1 Относительная плотность КЦ-нанокерамики
4.5.2 Микротвёрдость и трещиностойкость КЦ-панокерамики
4.6 Исследование физико-механических свойств и структуры КЦ-нанокерамики, полученной методом ИП-спекания
4.7 Механизм искрового плазменного спекания керамики
Заключение
Список литературы
Приложение А (патент на полезную модель конструкции РМИ-пресса)
Приложение Б (акт внедрения результатов работы на ОАО “НПЦ ’’Полюс”)

Введение
Актуальность темы
Технический прогресс ставит перед материаловедением задачи по созданию новых перспективных прочных и износостойких материалов. Такие материалы должны выдерживать воздействие высоких температур, иметь высокую твёрдость, выдерживать воздействие агрессивных химических сред, активно сопротивляться абразивному износу, а так же иметь высокие трещиностойкость и прочность. Всеми указанными свойствами обладает корундо-циркониевая (КЦ) керамика.
КЦ-керамика может служить материалом для производства механически высоконагруженных ответственных конструкционных элементов машин и механизмов, применяться для изготовления лезвийного инструмента, использоваться при изготовлении топливных элементов. Достижения в совершенствовании режущей керамики так велики, что она всё более вытесняет твёрдые сплавы и даже сверхтвёрдые материалы при обработке ковких, отбеленных и серых чугунов, жаропрочных и титановых сплавов, относящихся к группам обработки резанием К и Э по 1БО [1].
В последнее время в связи с развитием машиностроения, лазерной техники и других отраслей промышленности сильно возрос интерес к длинномерным изделиям из керамики, например, в качестве заготовок для производства свёрл, резцов и фрез, различных трубчатых изделий, рабочих тел твердотельных лазеров, сопл пескоструйных аппаратов, импланты костной ткани, магнитогидродинамических генераторов, топливных элементов и другой продукции.
Единственным эффективным способом изготовления длинномерных прессовок из оксидных нанопорошков является метод импульсного радиального прессования. Эта технология значительно превосходит по плотности компактов метод литья под давлением, кроме того она более технологична и безопасна в сравнении с методом, основанным на

межразрядном промежутке до 10000 К, что и является причиной интенсивного спекания компактов.
Методика ИП-спекания позволяет спекать и обрабатывать металлические, керамические, органические и композиционные материалы. В данной технологии работают искровая плазма, ударное давление искры, джоулево тепло, диффузия ионов в электрическом поле.
Давление
Рис. 1.6. Траектории импульсного тока в установке для ИП-спекания в режиме «Вкл-Выкл»
На рис. 1.6. представлены токи, текущие по графитовым оснасткам пресс-формы и непосредственно по порошку, если имеются электрические контакты между частицами.
1.3.2 Физика искрового плазменного спекания керамики
Рассмотрим две сферические частицы, расположенные рядом друг с другом, но не имеющие электрического контакта. По законам физики спекания эти частицы должны слиться в одну под действием давления