Спекание, строение и свойства металлооксидных тугоплавких систем на основе α-Al2 O3 и ZrO2

• Автор: Михайлова, Ирина Сергеевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 131 с.

Содержание
Введение.

1 Обзор литературы но составам и свойствам металлооксидных систем керметов

2 .Теоретический анализ формирования структуры и свойств металлооксидных систем

2.1. Термодинамика химического взаимодействия ту гоплавких оксидов с тугоплавкими металлами

2.2. Термодинамика межфазных и межзеренных границ.

2.3 Феноменология процесса спекания в твердой фазе

2.4. Модель фононного переноса в керамических материалах

2.5.Процесс распространения упругих волн в двухфазных

системах

3. Методы проведения экспериментальных исследований.

3.1. Выбор исходных веществ.
3.2 Подготовка исходных веществ.
3.3 Методика исследования кинетики спекания металлооксидных систем в неизотермических условиях
3.4 Методика определения вида и параметров кинетического уравнения.
3.5 Методы исследования структуры и свойств спеченных металлооксидных систем
3.5.1 Физикохимические характеристики
3.5.2 Методы определения структуры спеченных образцов.
3.5.3 Методика определения скорости распространения ультразвуковых волн и расчета по ним модулей упругости
3.5.4 Кинетические характеристики некогерентных баллистических фононов .
3.5.5 Методика расчета критерия надежности металлооксидных систем
3.5.6 Методика статистической обработки экспериментальных данных
4. Анализ результатов экспериментальных исследований спекания металлооксидных систем
4.1 Кинетика спекания композиционных материалов на основе аАЬОз нержавеющая егаль
4.2.Ход уплотнения в системах А , хОг нержавеющая сталь
в ходе спекания.
4.3. Выбор математической модели процесса спекания
4.4. Анализ значений кинетических параметров процесса спекания Механизм массопереноса при спекании.
5. Структура и свойства спеченных керметов
5.1 Микроструктура исследуемых веществ
5.2 Фазовый состав спеченных керметов.
5.3. Скорость распространения ультразвуковых волн и упругие характеристики композиционных материалов на основе системы
А2О3 1О2 нержавеющая сталь.
5.3 .1 Зависимость модулей Юнга, сдвига, всестороннего сжатия и коэффициента Пуассона от пористости.
5.4 Прочность и деформационные характеристики керметов.
5.5 Распространение неравновесных фононов в керметах на
основе аАЬОз
5.6. Магнитные свойства веществ в системе АЬСЬ нержавеющая сталь
6. Моделирование и оптимизация темпераурновремешшх
режимов спекания керметов
6.1 Теоретическое обоснование моделирования и оптимизации
температурновременного режима.
6.1.1. Температурновременной режим спекания с постоянным отношением скорости уплотнения к скорости наг ревания
6.1.2 Температурновременной режим спекания с постоянной скоростью уплотнения во времени
6.2 Сравнение свойств керметов, спеченных по разработанному
режиму спекания, с ранее полученными.
Выводы.
Список литературы


Использовать методы исследования распространения баллистических фононов и ультразвуковых волн, а также магнитных характеристик с целью определения различной роли межфазных и межзереиных границ в формировании свойств спеченных металлооксидных систем. Исследовать упругие, деформационные и прочностные свойства спеченных композиционных металлооксидных систем, как перспективных для создания основы ударопрочной керамики. Получить спеченные металлооксидные системы с заданной структурой и свойствами путем моделирования температурновременного режима спекания с использованием в качестве математической модели кинетических уравнений спекания. Автор настоящей работы выражает глубокую благодарность к фм. Абрамовичу Андрею Андреевичу СПбГТУРП, д. Сергею Николаевичу институт радиотехники и электроники РАН, д. В литературе имеется большое количество данных для кермегов на основе композиции АЬОз Сг, с различным содержанием хрома 1,2,3 Спекание керметов типа АЬОз Сг проводится в атмосфере высокочистого водорода. В процессе обжига в атмосферу печи вводятся пары воды, что обеспечивает частичное окисление поверхности частиц хрома. Окисление требуется дтя того, чтобы вовлечь в механизм связывания образующийся оксид хрома СгОз с одной стороны, и образующийся твердый раствор СгОз АЬОз, с другой стороны. В работе 4 представлена возможность получения плотных и прочных керметов по обычной керамической технологии в системе корундметалл, где металл был представлен кобальтом, железом, хромом, ниобием, молибденом и вольфрамом. Усиление прочности достигалось как за счет получения максимально плотных керметов, так и путем усиления химического взаимодействия между оксидом и металлом. Последнее достигалось введением в кермет добавки, образующей между металлом и оксидом промежуточную фазу, которая бы прочно связалась и с металлом и с оксидом. В таблице 1. В этой работе исследовалось также влияние разницы температур спекания обоих компонентов кермета на их плотность. Для керметов хромкорунд и ниобийкорунд разница температур спекания отдельных компонентов не превышает Ю0С и пористость этих керметов 3. С и . Таблица 1. Компонент Т сп. АЬОз 0. АОз . А2ТЮ2 . Со Со А0з . Со А0з2ТЮ2 . Ре Ре А0з2Т2 . Сг Сг Л 0. Сг АОз3Сг2Оз 0. Г Ы А0з 2. Мо Мо А0з 3. У А0з1Ы1 5. У АОз1 7. Так в ксрмсты, имеющие температуру спекания ниже температуры плавления АОз , была введена добавка, снижающая температуру спекания оксида алюминия 2 ТЮ2 . При производстве керметов на основе системы АЬОз Ме в качестве металла используют, например. Ре, 1, Со, также стараются получить приблизительно раствор Сгз в АЬОз. Твердый раствор измельчается и смешивается с Ме. Сг3. Сплавление Сг и Ме способствует образованию связи между твердым раствором А1Ск Сг количество этой фазы уменьшается и Ме или образовавшейся фазой МеСг. В качестве металла в композицию кермета может входить сплав Сг Мо или нержавеющая сталь. Композиция, содержащая хроммолибденовый сплав, была приготовлена сплавлением мае. Сг с мас. Мо. В качестве керамической фазы в состав композиционного материала могут входить наряду с Л и другие оксиды, например, ТЮ2,а в качестве металла сплав V, МоСг. Добавка Мо и ТЮ2 увеличивают твердость и прочность материала. Наблюдается значительное возрастание прочности при изгибе. Кермет состава СгМоАЬОгТЮ2 имеет более высокое сопротивление абразивному износу и трению скольжения. Добавление большого количества вольфрама к металлической фазе кермета приводит к увеличению твердости и значительному повышению прочности материала. Особенностью кермета такого состава является сопротивление эрозии и износу при температурах больше С. В таблице 1. В работе рассмотрено образование мсталлооксндных соединений на основе ильменита РсТЮ3А1С и рутила ТЮгССК. На основе рентгеноструктурного анализа приведены данные по фазовому составу данных систем. Рассчитаны свободная энергия ДО и энальпия АН. В работе изучалось спекание систем корунд металл вольфрам, молибден, ниобий, кобальт. Исследовались композиции, содержащие металл от до . В таблице 1. Л и 7Ю2, взятые из работы . Таблица 1. Частично стабилизированный 2 с содержанием от 1,5 до 4.