Особенности получения материалов в эвтектических энергонасыщенных системах : На примере системы Al2 O3-ZrO2

• Автор: Гудовских, Петр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 208 с. : ил.

Содержание

Введение
1. Аналитический обзор
1.1. Тугоплавкие оксиды
1.1.1. Свойства тугоплавких оксидов
1.1.2. Диаграммы состояния систем с участием тугоплавких оксидов
1.2. Керамические конструкционные материалы на основе тугоплавких оксидов
1.2.1. Особенности материалов, содержащих 7тО?
1.2.2. Керамические материалы на основе системы АІ2О3 - 7тОз
1.2.3. Керамические материалы на основе системы муллит - 7г0?
1.3. "Энергонасыщенные" системы
2. Характеристика исходных веществ и методики исследований
2.1. Характеристика исходных веществ
2.2. Методики исследований
2.3. Подготовка образцов для проведения ВКР и исследований
3. Высокоскоростная кристаллизация и керамика
в системе АІ20з-7г02
3.1. Исследования быстрозакристаллизованных волокон
3.1.1. Получение материалов в виде волокон
3.1.2. Структура и фазовый состав волокон
3.1.3. Эволюция структуры и фазового состава волокон при термообработке
3.2. Исследования быстрозакристаллизованных гранул
в системе АКОз-ггОг
3.2.1. Получение материалов в виде гранул

3.2.2. Структура и фазовый состав гранул
3.2.3. Эволюция структуры и фазового состава гранул при термообработке
3.3. Керамика в системе Al203-Zr02, полученная с использованием метода высокоскоростной кристаллизации расплавов
3.3.1. Получение компактных материалов из ВКР-волокон
3.3.2. Получение компактных керамических материалов из ВКР-гранул
4. Высокоскоростная кристаллизация и керамика
в системе .ЗА1203 2Si02-Zr02
4.1. Уточнение диаграммы состояния системы ЗА1203 2Si02-Zr02
4.2. Исследование быстрозакристаллизованных гранул
в системе ЗА1203 2Si02-Zr02
4.3. Получение компактных керамических материалов из ВКР-гранул в системе ЗА1203 2Si02-Zr02
5. Модифицирование структуры керамических материалов
добавками плавленой эвтектики Al203-Zr02(Y203)
5.1. Керамика на основе А1203 с добавками плавленой
эвтектики Al203-Zr02(Y203)
5.2. Керамика на основе кубического Zr02(Y203) с добавками плавленой эвтектики Al203-Zr02(Y203)
Выводы
Список использованных источников
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Новая керамика, как правило, предназначена для службы в экстремальных условиях - при высоких температурах, в агрессивных средах, в условиях высоких динамических механических нагрузок. Технология таких керамических материалов направлена на создание специальных регулируемых структур, ответственных за соответствующий комплекс физико-механических параметров. Наиболее важными структурными параметрами керамики являются фазовый состав, пористость и размер фазовых составляющих. Высокий уровень свойств новой керамики обеспечивается использованием специально изготовленных порошков, как правило, ультрадисперсных, т.е. с размером частиц (<0.1 мкм).
Система AbCb-ZrCh является наиболее широко представленной при создании материалов огнеупорного, машиностроительного,
инструментального, абразивного назначения, включая материалы двигателестроения и эндопротезирования. Чистые компоненты этой системы, гетерофазные материалы, включая применение легирующих (стабилизирующих) добавок РЗМ (Y20;„ CaO, MgO и др.), влияющих на структуру Zr02, вошли в практику керамической, огнеупорной, абразивной промышленности. Анализ имеющихся сведений о свойствах реализованных материалов вновь подтвердил принцип: более высокий уровень свойств достигается при использовании все более тонких порошков оксидов. Поэтому так стремительно развиваются нетрадиционные методы получения порошков оксидов этой системы (например, методы золь-гель технологии, химического соосаждения, плазмохимический синтез). Если вести речь о воспроизводимости свойств керамики, связанной с однородностью свойств исходного состава порошков, структуры спеченного керамического материала (параметр Вейбулла в статистической теории прочности хрупких

микроструктуру материала и улучшают его механические свойства.
Похожие результаты были получены в работе Нишиямы [54]; данные этого исследования о соотношении между размером зерен 2гО? и долей тетрагональной фазы также приведены на рис. 13.
Мизуно [55] приготовил композицию муллит-2г02 золь-гель методом и обжигом при 1550 °С. Несмотря на то, что температура спекания значительно ниже, чем при обычных способах получения подобной композиции, удалось добиться относительной плотности около 100%. Частицы муллита были представлены не только в виде тонкодисперсных округлых зерен, но и в виде зерен продолговатой формы. Средний размер зерен 7х02 в композиции составлял 0.3-0.9 мкм.
Золь-гель метод также был использован Кэйити с сотрудниками для получения запатентованной композиции муллит- 7г02 [56].
В [57] утверждается, что порошки аморфного муллита, полученные золь-гель методом, после смешивания с 7.5-22.5 об.% монодисперсного порошка 7г02 (размер частиц -2.5 мкм), изостатического прессования при давлении 280 МПа и спекания на воздухе при 1250-1260°С достигают теоретической плотности.
Иен и Чен [58] получили муллито-циркониевую керамику путем химического соосаждения и обжига прессовок при 1400 °С в течение 1 часа. Был получен материал с плотностью, близкой к теоретической. Вследствие низкой температуры спекания средний размер зерен муллита и частиц 2Ю2 был ~ 0.2 мкм. Составы, содержащие 10-15 об.% 2г02 , обладали таким свойством как сверхпластичность.
Опубликован целый ряд работ по изучению композиции муллита с частично стабилизированным диоксидом циркония.
В работе [52] изучено влияние оксида Т203, стабилизирующего тетрагональную модификацию диоксида циркония, на ударную вязкость