Разработка технологии получения горячепрессованных керамических материалов на основе диоксида циркония

• Автор: Власов, Александр Викторович
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 148 с. : ил.

Содержание

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Свойства диоксида циркония

1.2 Необходимость стабилизации

1.3 Критический размер зерна

1.4 Влияние примесей

1.5 Температура процесса прессования

1.6 Давление процесса прессования

1.7 Возможные пути повышения прочности

1.8 Наномодифицирование
1.9 Карбид вольфрама как модифицирующая добавка
1.10 Диоксид гафния как модифицирующая добавка
1.11 Компактирование
1.12 Обработка керамических образцов
1.13 Требования к исходным порошкам и способы их получения
Выводы по литературному обзору
Глава
2.1 Математические модели, описывающие процесс упрочнения
2.2 Наномодифицирование, модели и экспериментальные данные
2.3 Моделирование структур порошков при прессовании
2.4 Низкомодульное модифицирование
2.5 Классическая модель трансформационного упрочнения
2.6 Дисперсное упрочнение
2.7 Разработка технологии получения керамических материалов на основе диоксида циркония. Получение и аттестация исходных порошков
2.8 Модернизация УГП-
2.9 Модернизация оборудования
2.10 Разработка технологических режимов получения образцов
2.11 Влияние технологических факторов на свойства керамических изделий
2.12 Технологические режимы получения образцов
Глава 3. Структура и свойства полученных материалов
3.1 Фазовый состав
3.2 Структура и микроструктура
3.3 Керамические свойства
3.4 Физико-механические свойства
Г лава 4. Практическое использование разработанных материалов
4.1 Оптимальные технологические схемы получения керамических материалов
на основе диоксида циркония
4.2 Волочильный инструмент
4.3 Зубное протезирование
Выводы
Заключение
Библиографический список
Приложение 1
Приложение
Введение
Техническая керамика является относительно новым видом материалов, объемы её производства заметно уступают производству традиционных металлических и полимерных материалов, но темпы роста производства керамики превышают соответствующие показатели выпуска стали, алюминия и др. металлов.
Особое место среди многообразия перспективных конструкционных материалов занимает керамика на основе частично стабилизированного диоксида циркония. Выбор керамики на основе частично стабилизированного диоксида циркония учеными, технологами, проектировщиками, исследователями и т.д. оправдан многообразием преимуществ среди его физико-химических свойств, таких как показатели предела прочности при изгибе (до 2,5ГПа), максимальный показатель трещиностойкости среди керамических материалов, высокая кислото- коррозионно- износо- и термостойкость, а также, в последнее время, выделяют еще одно уникальное качество - биосовместимость.
Циркониевая керамика хорошо зарекомендовала себя как перспективный в различных областях промышленности, таких как космическая, авиационная, нефтегазовая, атомная, машиностроение, медицина и др. и долговечный материал. Керамика на основе частично стабилизированного диоксида циркония, особым образом, востребована в металлургической промышленности, в основном благодаря сочетанию свойств огнеупорности, термостойкости и долговечностью работы при взаимодействии с расплавами металлов. Также выбор керамики из частично стабилизированного диоксида циркония обусловлен его уникальной способностью к мартенситным превращениям, которые качественным образом продлевают срок жизни изделий технической керамики в жестких условиях работы. Находкой для технолога является и температурный коэффициент линейного расширения ((10-11)-10“6 К'1), который сходится с известным сплавом хастелой (Hastelloy) (11,3-10“6 К'1), следовательно, эти материалы могут работать в паре. Таким образом, частично стабилизированный диоксид циркония можно использовать в качестве футеровки труб на производствах, включающих в себя необходимость транспортировки солевых расплавов, а также как конструкционный и футеровочный материал для жидкосолевых ядерных реакторов.

возникнуть тетрагонально-моноклинный переход, ведущий к снижению прочностных свойств, то малое значение коэффициента термического расширения УС играет положительную роль.
Карбиды вольфрама, подобно карбидам других тугоплавких металлов, обладают металлической проводимостью и положительным коэффициентом электросопротивления.
При этом монокарбид вольфрама является более электропроводным и обладает наименьшим значением коэффициента электросопротивления по сравнению с 'ПС, ЫЬС, ¥2С [35].
Высокая твердость и хрупкость - наиболее характерные свойства карбидов тугоплавких металлов, в том числе и карбидов вольфрама, это обусловлено их кристаллической структурой и довольно высокой прочностью связей в решетке [36].
Большим недостатком карбидов является их высокая хрупкость, причина ее, по данным [39], заключается в уменьшении среднеквадратичных смещений структурных элементов кристаллической решетки. При нагружении упругие напряжения не успевают распространиться на весь объем кристалла и локализуются в месте приложения нагрузки, способствуя образованию зародышей трещин и быстрому хрупкому разрушению [36].
Известно, что твердость карбидов определяется в основном двумя факторами -трудностью пластического деформирования вследствие неоднородностей атомарного масштаба и прочностью химической связи [40].
Под неоднородностями атомарного масштаба подразумевается размещение в карбидах между смежными атомными плоскостями, построенными из крупных атомов металла, меньших внедренных атомов углерода затрудняющих развитие плоскостей сдвига [36].
Роль «заклинивания» плоскостей (за счет образования связей металла и углерода) особенно велика в случае карбидов с гексагональной структурой, где имеется всего одна плоскость сдвига [35].
При этом приведенные результаты многочисленных исследований показывают, что из всех карбидов тугоплавких металлов монокарбид вольфрама в наименьшей мере склонен к хрупкому разрушению и проявляет самые высокие пластические свойства [36].