Разработка научных основ обработки давлением керамических материалов в состоянии сверхпластичности

• Автор: Ершов, Андрей Николаевич
• Шифр специальности: 05.03.05, 01.02.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 362 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
Г лава 1. Перспективы обработки давлением керамических материалов в состоянии сверхпластичности
1.1. Место новой керамики в ряду современных конструкционных материалов
1.2. Процессы обработки давлением в технологии керамики
1.3. Сверхпластичность керамических материалов
1.4. Физическая природа сверхпластической деформации керамики
1.5. Актуальные задачи теории и технологии обработки давлением керамических материалов в состоянии сверхпластичности
Глава 2. Термомеханические режимы сверхпластической деформации керамических материалов
2.1. Структурные характеристики сверхпластичной керамики
2.2. Зависимость напряжения течения от скорости деформации
2.3. Температурный интервал сверхпластичности
2.4. Влияние размера зерна
2.5. Влияние примесей на характеристики сверхпластичности
2.6. Феноменологические особенности СПД керамики
Глава 3. Реологические основы сверхпластической
деформации керамики
3.1. Требования к модели сверхпластической деформации керамики
3.2. Основное реологическое уравнение СПД керамики

3.3. Анализ вязкости на макроуровне. Влияние плотности материала
3.4. Реологические характеристики сверхпластичной керамики
3.5. Анализ механизмов деформации при сверхпластической деформации керамических материалов
3.6. Изменение вязкости в процессе СПД
3.7. Базовая система уравнений реологической модели высокотемпературной деформации керамики
Глава 4. Методика моделирования процессов формоизменения сверхпластичной керамики
4.1. Общая постановка краевой задачи
4.2. Особенности реализации метода конечных элементов
4.3. Компьютерная реализация реологической модели
Глава 5. Процессы обработки давлением сверхпластичной
керамики в условиях растяжения
5.1. Характеристика процессов сверхпластического деформирования в условиях растяжения
5.2. Стабильность деформации при растяжении керамических образцов
5.3. Теоретический анализ сверхпластической формовки
5.4. Технологические процессы сверхпластической формовки керамических материалов
Глава 6. Сверхпластическая объемная штамповка керамических материалов
6.1. Характеристика способов и операций объемной
штамповки керамических заготовок
6.2. Анализ процессов осадки

6.3. Осадка заготовок с исходной пористостью
6.4. Штамповка тонких пластин и дисков
6.5 Закрытая штамповка
6.6. Прямое выдавливание и прессование
Глава 7. Общие принципы разработки технологических
процессов обработки давлением керамических материалов в
состоянии сверхпластичности
7.1. Факторы управления процессом
7.2. Выбор исходной заготовки
7.3. Выбор схемы и режимов СПД
7.4. Оборудование и штамповая оснастка
7.5. Качество керамических поковок после СПД
7.6. Технико-экономическая оценка эффективности использования обработки давлением керамики в состоянии сверхпластичности
Заключение
Список литературы
Приложение 1. Характеристики химического и фазового состава, структуры и физических свойств сверхпластичной
керамики Y-TZ
Приложение 2. Методика проведения высокотемпературных
испытаний сверхпластичной керамики
Приложение 3. Методика определения реологических
коэффициентов уравнения вязкости
Приложение 4. Акты о практическом использовании результатов работы

Важность фактора стабильности размеров зерен при сверхпластической деформации керамических материалов наглядно показана на рис. 1.13 [98]. Удлинение чистого оксида алюминия А1203 с начальным размером зерна 0,85 мкм не превышает 20 % при скорости деформации 1,2-10'4 с'1 и температуре 1400 °С, при этом размер зерна после деформации 15 - 18 % составлял более 2 мкм. Быстрый рост зерен является основной причиной значительного деформационного упрочнения материала после достижения предела текучести. Скорость роста зерен существенно снижается добавкой к А1203 0,1 мас.% 1УО, в результате чего уменьшается деформационное упрочнение, удлинение превышает 50 %, а размер зерна приближается к 2 мкм при деформации более 40 %. В тетрагональном диоксиде циркония ЗУ-Т7,Р с начальным размером зерна 0,3 мкм при таких же условиях деформации ультрамелкозернистая структура достаточно стабильна, что и является основной причиной высокой пластичности этой керамики [99, 100].
Температурный интервал проявления сверхпластичности для разных материалов находится в пределах от 0,4 — 0,9 Тпл [31, 43 - 46]. Нижняя граница температурного интервала обусловлена ролыо
диффузионных процессов в сверхпластической деформации ультрамелкозернистых материалов, верхняя граница соответствует температуре, выше которой начинается интенсивный рост структурных составляющих. Для керамических материалов сверхпластичность проявляется в интервале температур 0,45 - 0,65 Тпл.
Особенности феноменологии сверхпластической деформации
связаны со спецификой действующих механизмов высокотемпературной деформации ультрамелкозернистых материалов. Сверхпластическое
течение представляет собой результат сложного взаимодействия различных процессов движения точечных, линейных и поверхностных дефектов кристаллической решетки и границ зерен [43 - 45].