Формирование структуры и свойств спеченных материалов на основе бимодальных порошковых смесей

• Автор: Зеленкова, Елена Геннадьевна
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 146 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Ведение.
1. Анализ состояния вопроса по свойствам, особенностям консолидации и применению ультраднепереных порошков

1.1. Ультрадисперсиые порошки и материалы на их основе

1.2. Анализ известных моделей спекания порошковых композитов

1.3. Керамические материалы.

1.4. Электроконтактные материалы

1.5. Выводы. Постановка целей и задач исследования

2. Теоретическая оценка особенностей формирования структуры керамики

2.1. Расчет плотности упаковки керамики из смесей с бимодальным распределением частиц по размерам.

2.2. Оценка кинетики спекания и уплотнения в бимодальных смесях

2.3. Выводы.
3. Методики исследований порошков и порошковых материалов
3.1. Методики исследования морфологии и технологических свойств ультраднепереных оксидов
3.2. Методики измерения физикомеханических свойств и микроструктуры порошковых композиционных материалов.
3.3. Методики исследования эксплуатационных свойств порошковых композиционных материалов.
3.4. Оценка ошибок измерений
4. Экспериментальное исследование керамических материалов
4.1. Влияние состава и технологических режимов на формирование
структуры керамики из смеси АЬОз АЬОз
4.2. Исследование физикомеханических свойств керамики из бимодальной смеси А2О3 АЬОз
4.2.1.Определение достоверных методик измерения трещиностойкости бимодальной керамики.
4.2.2. Установление корреляиионных связей состав структура свойства в бимодальных керамиках
4.3. Керамика на основе А0з с добавками
4.4. Выводы.
5. Дисперсноупрочненные электроконтактные материалы
5.1. Состав, технология изготовления и свойства электроконтактных материалов на основе серебра.
5.2. Состав, технология изготовления и свойства электроконтактных материалов на основе меди
5.3. Практическое использование электроконтактов
5.4. Выводы.
Основные результаты и выводы.
Список использованных источников


Поэтому, с точки зрения практического применения, представляет особый интерес применение УДП в качестве активирующих спекание и упрочняющих добавок при создании дисперсноупрочненных материалов (к которым можно отнести электроконтактные материалы) и получении бимодальной и полимодальной керамики. За счет внедрения УДП между крупными зернами “основного” материала (например, керамика) можно повысить прочностные свойства материала (изменив характер распространения хрупкой микротрещины) и локализовать рекристаллизационные процессы при спекании [, ]. Применение УДП в качестве добавок в материалах при спекании резко снижает энергию активационных процессов. Уникальные свойства порошков чистых металлов и их соединений могут быть использованы для получения сверхпроводящих и полупроводниковых материалов, геттеров, катализаторов, биологически активных фильтров. Сохранение ультрадисперсной структуры в компактных материалах обеспечивает увеличение их прочности, твердости, вязкости. В УДС ускоряются не только сами диффузионные процессы, но и гетеродиффузионный массообмен, твердофазные превращения [7, —]. К материалам с ультрадисперсной структурой относятся керамики с ультрадисперсным зерном, обладающие качественно новым комплексом свойств, которые достигаются при консолидации УДП за счет наследования гранулами твердого тела характерного размера частиц УДП [-]. Оптимизация структуры порошкового материала является задачей технолого-экспериментальной и для ее решения целесообразно применять теоретические модели, описывающие отдельные процессы консолидации (смешивание, прессование, спекание и т. Трудность состоит в том, что количественное теоретическое описание этих процессов зачастую отсутствует. Наибольшее развитие получили методы математического моделирования процесса спекания [-]. Изготовленные в одинаковых условиях материалы разного гранулометрического состава имеют разный размер зерен, что сказывается на прочностных свойствах. Единой теории спекания еще не разработано, но основные процессы, лежащие в основе спекания, уже получили теоретическое освещение. Первой научной работой но спеканию металлических порошков можно считать работу Ф. В последующие годы Г. Хюггиг и В. Кингстон существенно развили представления Ф. Зауэрвальда, попытались придать им количественную форму, проводя аналогию между спеканием и фазовым превращением или твердофазной реакцией. В ранних работах М. Ю. Бальшин показал, что при отсутствии внешнего давления спекание, как правило, приводит к зональному обособлению, которое приводит к снижению или подавлению уплотнения пористого тела в целом при одновременном усилении неоднородности локальной плотности []. Общей чертой всех ранних представлений о физической природе спекания является отсутствие однозначного определения движущей силы этого процесса. Поверхностная энергия Гиббса системы фигурирует в них лишь как причина повышенной подвижности атомов, т. Впервые аналитически разработал вопросы модельного спекания аморфных частиц Я. И. Френкель. Только в работах Я. И. Френкеля [] была четко и однозначно сформулирована физически корректная задача о кинетике спекания и разработан общий метод ее решения. Основное соотношение, определяющее, по Я. Агт1 fculdv, (1. З'- площадь свободной поверхностной системы; /- время; г- вязкость вещества; V- объем вещества; и1к - компоненты скорости деформации, и в общем случае зависящие от координат. Полученные Я. И. Френкелем простые решения уравнения удовлетворительно соответствовали экспериментальным данным по кинетике спекания аморфных тел, для которых коэффициенты вязкости и поверхностное натяжение были измерены в независимых экспериментах. Для кристаллических тел коэффициенты вязкости оказались зависящими от дефектной структуры и не представляли собой физические константы вещества []. В работе [] метод Я. И. Френкеля был перенесен на пористое тело со сферическими изолированными порами. Полученные результаты были справедливы для простейшей модели пористого тела, в которой все поры, число которых не изменяется в процессе спекания, имеют сферическую форму, одинаковые размеры, и равномерно распределены в объеме тела.