Формирование структуры и свойства горячепрессованной керамики ZrO2-MgO

• Автор: Хахалкин, Владимир Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 183 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

1. СТРУКТУРА, ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И ПРОЧНОСТНЫЕ СВОЙСТВА КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ 1хОъ ПОЛУЧЕННЫХ РАЗЛИЧНЫМИ МЕТОДАМИ.

1.1. Керамика на основе ультрадисперсных порошков 7л.

1.2. Диаграммы состояния и фазовые превращения системы 0

1.3. Способы синтеза образцов керамик 7х.

1.4. Пористость и прочностные свойства керамики .

2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Постановка задачи.

2.2. Материалы и методика исследований.

3. АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ И ФАЗОВОГО СОСТАВА

КЕРАМИКИ 7гМ0
3.1 Фазовый состав керамики в зависимости от температуры
горячего прессования и содержания оксида магния
3.2 Параметры кристаллической структуры горячепрессованной керамики 7х0
4. ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ПОЛУЧЕНИЯ НА ПОРИСТОСТЬ КЕРАМИКИ 7тО.
4.1 Пористость горячепрессованной керамики 0.
4.2 Поровая структура керамики 0.
5. ПРОЧНОСТЬ ГОРЯЧЕПРЕССОВАННОЙ КЕРАМИКИ 2ЮГМ0
5.1. Предел прочности при испытании на трехточечный изгиб
и микротвердость керамики 2гМ0.
5.2 Связь размера зерна с прочностью керамики 2Ю2М0
5.3. Анализ поверхности разрушения керамики 0.
6. ВОЗМОЖНОСТЬ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В четвертой главе исследована поровая структура горячепрессованных образцов керамики 2гС>2-М? ГП и содержания оксида магния. Установлено, что пористость у полученной горячепрессованной керамики больше по сравнению с керамикой 2Ю2-Уз и 2Ю2-СаО, полученной при тех же условиях горячего прессования, что связано со сложной морфологией используемого плазмохимического порошка. При этом повышение температуры горячего прессования с до К уменьшает общий уровень пористости образцов в среднем с % до %. В пятой главе проанализирован предел прочности при трехточечном изгибе и микротвердость образов. Установлено, что увеличение стабилизирующей добавки и температуры ГП приводит к росту' предела прочности и микротвердости исследуемых образов. Определена связь между пределом прочности и микротвердостыо. Получены фотографии поверхности разрешения и построены распределения зерен по размерам. Проведен рентгенофазовый анализ поверхности разрушения образцов, который показал отсутствие тетрагонально-моноклинного превращения в процессе испытания на трехточечный изгиб горячепрессованной керамики Zг-Mg0. Установлена связь параметров структуры и прочности исследуемой керамики. В шестой главе представлена информация о практическом применении результатов исследования. Показано, что полученные экспериментальные данные можно использовать при создании огнеупоров, фильтрующих элементов расплавленных металлов, датчиков кислорода и твердооксидных топливных элементов. С применением в последнее время нанотехнологий появилась возможность получать материалы, отличные по своим свойствам от материалов, изготовленных традиционными методами. Так, для оксидной керамики снижение размеров частиц исходного порошка от микро- до наноразмеров позволяет не только повысить плотность, но и улучшить ее механические характеристики []. При переходе от макро- и микро- к нанометровому диапазону размеров частиц твердых тел (менее 0 нм) свойства веществ существенно изменяются. При этом изменения затрагивают основные характеристики твердого тела - параметр решетки, электронную структуру, температуру плавления и фазовых превращений, скорость Л диффузии и химических реакций. Структура керамики на основе Zr, полученной из нанопорошков, обеспечивает высокую стойкость изделий при работе в агрессивных средах. В работе [] указывается на то, что плотные ультрадисперсные материалы могут быть основой, улучшающей характеристики изделий из керамики, высокотвёрдых износостойких режущих и обрабатывающих материалов и др. Рассмотрим данные методы более подробно. Механические методы получения керамических порошков основаны на традиционных технологических приемах. Тонкий размол и смешивание осуществляются в шаровых, вибрационных, планетарных или струйных мельницах [4-]. Важную роль при этом играют: скорость вращения, количество и форма размольных тел, масса загрузки и среда размола. После размола порошки содержат агломераты, состоящие из частиц размером 0,4-0, мкм [4-]. Методы механического получения керамических порошков энергоемки и длительны во времени, кроме этого, возможно загрязнение порошков примесями футеровки, что влечет за собой необходимость дополнительной операции отмывки дисперсного порошка. Физические методы. Физические методы получения порошков основаны на процессах испарения - конденсации в вакууме, в среде разряженного газа, либо в плазменной струе [, ]. Размер частиц порошка в этом случае составляет 0,4-0,1 мкм. К данной группе методов можно также отнести формирование частиц порошка в результате взаимодействия газообразных компонент с последующей конденсацией. При распылении растворов солей металлов в плазме с температурой К получены порошки в системе АЬОз^гОг с размером частиц порядка 0,4-0, мкм. Физические и физико-химические методы производства УДП, в том числе на основе диоксида циркония, являются высокопроизводительными. Однако процессы требуют сложного оборудования, а порошки имеют относительно широкое распределение частиц по размерам и содержат большое количество газообразных веществ, что приводит к сложности управления микроструктурой порошков [].