Структура и свойства вольфрамата циркония и Al-ZrW2O8 псевдосплавов

• Автор: Дедова, Елена Сергеевна
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 160 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Вольфрамат циркония: способы получения, основные свойства, 13 области применения

1.1.Способы получения вольфрамата циркония. Основные 13 достоинства и недостатки

1.2. Кристаллическая структура, фазовые переходы и основные 24 свойства вольфрамат циркония

1.3 .Природа отрицательного теплового расширения

2. Постановка задачи. Материалы и методики исследований

2.1 Постановка задачи

2.2 Материалы и методики исследований

3. Исследование фазовых превращений при синтезе вольфрамата

циркония
3.1. Морфология частиц, структура и фазовый состав порошков 52 2гУ2С>8, полученных различными способами
3.2. Исследование структуры, свойств вольфрамата циркония, 88 полученного гидротермальным синтезом
4. Исследование структуры и механических свойств А1 - ZrW208 105 псевдосплавов
4.1. Структура и фазовый состав алюминия с частицами вольфрамата
циркония и его прекурсора
4.2. Механические свойства А1 - 2г^У208
5. Возможности практического применения вольфрамата
циркония
Заключение
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Одним из наиболее интенсивно развивающихся направлений современного материаловедения является создание новых материалов, проявляющих необычные свойства. Существует класс материалов, обладающих уникальным свойством - отрицательным коэффициентом теплового расширения (КТР). Традиционно сжатие таких материалов небольшое, анизотропное и проявляется в очень узких температурных интервалах. В этом отношении вольфрамит циркония 7^208 - перспективный материал благодаря изотропному отрицательному коэффициенту теплового расширения, а = -8.610’6 С'1, сохраняющемуся в широком температурном диапазоне от -273 до 770 °С [1]. Природа уникального теплового поведения объясняется наличием в структуре жестко связанных между собой октаэдров 2гОй и тетраэдров УС>4, которые при повышении температуры поворачиваются относительно друг друга, инициируя сжатие материала [2].
Впервые вольфрамат циркония был получен в 1959 году [3]. Однако детальные исследования, посвященные изучению структуры 2гУ2С>8 и его тепловым свойствам, проведенные американскими учеными [1, 4, 5] в конце 90х г.г., спровоцировали новую волну интереса к данному материалу. На сегодняшний день большинство исследований по данной тематике проводятся в Японии, Соединенных Штатах Америки, Китае и Индии. Среди основных направлений в изучении вольфрамита циркония можно выделить получение порошка Zr'W20$ и синтез композиционных материалов с его добавлением.
Известно, что структура, свойства материалов, а также их поведение на различные воздействия (например, повышение температуры) в значительной мере зависят от методов синтеза. Вольфрамат циркония получают твердофазной реакцией между оксидами циркония и вольфрама [6-9] или методами «мягкой» химии, к которым относятся золь - гель метод [10-12], химическое осаждение [13] и гидротермальный синтез [14-15]. Наиболее перспективным является гидротермальный метод, так как он позволяет получать высокодисперсный монофазный порошок 2г\^208 с размером частиц в нанометровом диапазоне при

относительно низких температурах [16]. Несмотря на множество работ, в которых делались попытки объяснить механизмы формирования вольфрамата циркония, на сегодняшний день существует недостаток систематических исследований, посвященных изучению указанной проблемы для каждого метода получения, в том числе гидротермального.
Вольфрамат циркония находит применение в технологии получения материалов нового поколения с уникальным комплексом свойств. Основными требованиями, предъявляемыми к таким материалам, являются эффективная работоспособность в экстремальных условиях, высокая конструкционная прочность и небольшой вес. Практическое использование материалов, содержащих вольфрамат циркония, подразумевает продолжительную работу в различных условиях, в том числе под действием температуры. Исходя из этого, необходимо изучить влияние температуры на поведение Несмотря на
большой интерес со стороны исследователей, в настоящее время основные свойства и структура описаны для объемных материалов вольфрамата циркония [17 - 20]. Аналогичных данных для порошков 2г¥208 в литературе практически не встречается. Таким образом, необходимы детальные исследования структурнофазовых превращений, протекающих в наноразмерных порошках вольфрамата циркония, полученных различными методами.
Еще одним требованием, предъявляемым к новым материалам, является высокая конструкционная прочность. В настоящее время существует четыре принципиально различных механизма упрочнения металлических материалов: субструктурное, твердорастворное, поликристаллическое и многофазное [21 - 23]. Однако традиционные пути повышения механических свойств материалов, в основном, исчерпаны и не позволяют создавать новые прочные материалы.
Одним из способов упрочнения материалов является введение легирующих элементов, препятствующих продвижению дислокаций, что способствует повышению сопротивлению разрушения. В этом случае, механические свойства полученного материала зависят от свойств вводимых частиц, их размеров и равномерности распределения. Известно, что наиболее эффективное упрочнение

Рисунок 1.10 — Смещения атома от положения равновесия с ростом температуры
Рисунок 1.11 — Относительные удлинения различных материалов при повышении температуры [41].