Влияние агрегации на эволюцию микроструктуры оксидных порошков в процессах синтеза, термической обработки и спекания

• Автор: Ищенко, Владислав Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 111 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

1 . ВВЕДЕНИЕ

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

2.1 Методы получения, химические свойства и

структура объектов исследования

2.1.1. Оксид железа III.

2.1.2. Цирконат бария.

2.2 Морфологические аспекты процесса

термического разложения

2.3 Методы исследования агрегированных порошков

2.3.1. Распределение частиц по размерам

2.3.2. Удельная площадь поверхности
2.3.3. Пористость
2.3.1. Плотность
2.3.5. Морфология частиц
2.3. 6. Агрегацияагломерация 3
2.3. 7. Определение фрактальной размерности
2.4 Рост зерна и спекание агрегированных
порошков.
2.5 Реология порошкообразных материалов.
2.5.1. Сегрегация порошков во вращающихся цилиндрах
2.5.2. Неупорядоченные электрические цепи
2.5.3. Основные положения теории детерминированного хаоса ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАЗТЬ Приготовление исходных образцов Термическая обработка Методы диспергирования Методы анализа
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Термическое разложение солей и морфология формируемого продукта
Эволюция микроструктуры оксидного порошка в процессах дополнительной термообработки и спекания
Реологическое поведение смесей порошков
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Степень неравновесности процесса термического разложения определяется условиями его проведения. Агрегатная структура порошка, формируемая при высоких степенях отклонения системы 1 от равновесия, характеризуется мономодальным распределением кристаллитов по размерам и бимодальным распределением пор по размерам, которое включает как внутриагрегатные первый максимум бимодального распределения, так и межагрегатные поры второй максимум. Формирование определенной агрегатной структуры эквивалентно запоминанию системой некой информации об условиях реализации топохимического процесса 1, в чем заключается проявление системой эффекта топохимической памяти. Агрегатная структура порошкообразного продукта реакции 1 оказывает определяющее влияние на динамику процессов усадки и роста кристаллитов, протекающих при спекании компактированного порошка. На начальном этапе спекания в качестве доминирующего процесса выступает стадия гомогенизации пористости, заключающаяся в преимущественном уменьшении размеров межагрегатных пор вплоть до размера внутриагрегатных за счет свободного скольжения агрегатов. Эффективность гомогенизации пористости в значительной степени определяет усадку компактированных образцов при спекании. В конце этой стадии бимодальность распределения пор по размерам практически исчезает, и дальнейшая усадка в режиме вязкого течения сменяется процессами диффузионного характера. Совершенство образующихся кристаллитов определяется строением агрегатов и прочностью связи между собой его отдельных элементов, а также степенью отклонения от равновесия процесса спекания. Агрегатная структура порошка может быть изменена в результате подвода к системе различных форм энергии. Особое внимание в работе уделялось изучению явления самопроизвольного фракционирования частиц по размеру, протекающего при длительном механическом перемешивании системы, состоящей из разнородных порошков. Данный процесс упорядочен во времени и сопровождается структурной организацией агрегатов сегрегирующихся компонентов. Показана эффективность использования аналитического аппарата теории детерминированного хаоса для анализа экспериментальных временных рядов значений параметра, характеризующего эволюцию системы. Практическая ценность работы связана с разработкой методов управления агрегатной структурой высокодисперсных оксидных порошков, основанных на использовании ультразвукового воздействия на промежуточных стадиях синтеза. Указанное воздействие позволяет в широких пределах регулировать величину усадки и размер кристаллитов при спекании компактированных порошков. Проведено также критическое сопоставление различных методов анализа их агрегатной структуры. Установлена высокая эффективность нового метода количественного анализа микроструктуры, основанного на расчете фрактальной размерности порошков по данным электронной микроскопии. Получении любых видов керамики, особенно многокомпонентной. Работа выполнена в лаборатории химической синергетики Института общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова и в лаборатории неорганического материаловедения кафедры неорганической химии Химического факультета Московского Государственного Университета имени М. В. Ломоносова. Автор благодарен А. В.Кнотько за помощь в исследовании образцов методом , В. К.Иванову за исследования с использованием метода ртутной порометрии, а также студенту Химического факультета МГУ А. Ю.Толбину за помощь в проведении ряда экспериментов. Автор признателен Российскому Фонду Фундаментальных Исследований проекты 2, 5 и 7, фонду Сороса, программам i и I проект за финансовую поддержку при выполнении данной работы. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ, ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И СТРУКТУРА ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ. Оксид железа III. Соединения железа с кислородом хорошо изучены рис. Ре2. В литературе описан ряд способов его получения из металлического железа, оксидов и гидроксидов, галогенидов, нитратов, сульфидов, сульфатов, карбонатов, оксалатов, ацетата, цианида, карбонила и т. Однако, по
м
i x
Рис. Фазовая диаграмма системы 10 6. Мора МН4 Ее. Н 7.