Структурные изменения в образцах гидроксилапатита с различным содержанием примесей при отжиге в заданном интервале температур
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
»ьку размеры крупных частиц редко превышали 5мкм (рис.5.1б, б), а область субмикронных частиц начиналась с меньших размеров, чем у порошка №1. Вместе с тем, уширение дифракционных максимумов на дифрактограммах от порошка №2 (рис.5.2б) проявлялось в несколько меньшей степени, чем для порошка №1. Средний размер нанокристалликов (ОКР), оцененный по уширению дифракционных максимумов, составил здесь около 30 нм. Следовательно, порошок №2 характеризовался несколько большей дисперсностью и степенью кристалличности.
Рис.5.2 Дифрактограммы порошков №1 (а), №2 (б), №3 (в) и прессовки из порошка №1 после отжига в течение 1 часа при 700С (г), 900С (д) и 1150С (е).
Порошок №3 был получен твердофазным методом при температуре 800оС [134] и состоял из частиц, интервал размеров которых был близок к таковому у порошка №2 (Рис.5.1в, в). Однако наличие острых дифракционных максимумов на дифрактограмме (Рис.5.2в) показало, что частицы порошка №3 содержали более крупные кристаллики, чем порошки №1 и 2. Таким образом, порошок №3 имел наибольшую степень кристалличности. Порошки №1 и №2 предварительно отжигали в воздухе при 600оС в течение 1ч для снятия возможных искажений решетки и избавления от примесей и остатков побочных продуктов синтеза (которые разлагаются и выделяются при температурах до 600оС). Степень кристалличности отожженных порошков, определяемая по уширению дифракционных максимумов, изменялась слабо (разделы 3,4). Затем из всех трех порошков готовили прессовки (раздел 2).
5.2 Усадка порошковых прессовок
Кривые линейной усадки образцов прессовок (нумерация образцов соответствует нумерации порошков) показывают, что труднее всего процесс спекания идет в образце №3 (рис.5.3). Этот результат находится в хорошем согласии с известными [127], следуя которым, чем крупнее кристаллики ГА в частицах, тем при более высокой температуре выходит на плато зависимость плотности от температуры отжига прессовок (кривая спекания). Образец №1, степень кристалличности которого была наименьшей, уплотнялся быстрее других. Интенсивная линейная усадка образца №1 практически заканчивалась к 1100оС. В образце №2 при повышении температуры отжига выше 1100оС происходила дальнейшая усадка. Это же, но в большей степени, относится к образцам №3.
Данные о линейной усадке не дают однозначного ответа, почему итоговая линейная усадка образцов №2 больше, чем у образов №1, которые в сравнении с первыми имели даже несколько большую исходную пористость (образцы: №1-60%, №2-57%, №3-51%; раздел 2), к тому же были изготовлены из порошка с меньшей степенью кристалличности, что обычно приводит к большей итоговой усадке. Для выяснения этого вопроса были получены кривые объемной усадки (рис.5.4).
Рис.5.3 Линейная усадка образцов №1 (o), №2 (l) и №3 (+). Температуры наибольшей скорости усадки образцов, найденные из наибольших значений тангенса угла наклона касательных, Тm1 (№1) - 725оС, Тm2 (№2) - 980оС, Тm3 (№3) - 1050оС.
В отличие от кривых линейной усадки, для образцов №№1,2 они имеют немонотонный характер. Причем, оба образца вплоть до 1100оС обнаруживают качественно подобные немонотонные участки на этих кривых. Наиболее ярко они проявляются для образца №1, где можно выделить три таких участка: абв, вгд, деж. Практически каждый из них отражает один и тот же процесс: начало, ускорение, достижение максимальной скорости, замедление и - практически - остановка (квазиостановка) усадки. На следующем участке процесс повторяется. Кривые скорости объемной усадки, полученные дифференцированием зависимостей на рис.5.4, представлены на рис.5.5 Они также показывают, что между ходом усадки образцов №1 и 2 принципиальной разницы нет: каждый образец имеет три пика скорости усадки, которые лишь несколько сдвинуты друг относительно друга на шкале температур.
Рис.5.4 Объемная усадка образцов №1 (o), №2 (l) и №3 (+). Погрешность измерения 2,5%.
Ранее было обнаружено [135], что при отжиге прессовок из порошков типа №1 и №2 наблюдаются пики газовыделения в интервале температур 600-1100оС. Предполагая, что подобный эффект имел место в данном случае, и что при газовыделении терялась некоторая масса, было определено изменение массы образцов в процессе усадки при различных температурах в изучаемом интервале. Оказалось, что образцы №1 и 2 действительно теряли массу в процессе отжига. Кроме того, были обнаружены три области температур, в которых потеря массы была особенно значительной. Такие области наблюдали для обоих типов образцов (рис.5.6). Сопоставим экспериментальные кривые для образцов №1, на которых отмеченные особенности проявились наиболее заметно (Рис.5.4-5.6).
Рис.5.5 Скорость объемной усадки в образцах №1 (o) и №2 (l).
Рис.5.6 Скорость потери массы в образцах №1 (o) и №2 (l) и №3 (+).
Исследованный интервал температур отжига прессовок можно разбить на более узкие интервалы а) 600-800, 850-950 и 1000-1100С, а также б) 800-850, 950-1000 и 1100-1200С. В интервалах типа а) происходила объемная усадка образцов и расположены пики скоростей усадки, отражающие кинетику этого процесса. В этих же интервалах температур наблюдались и пики скоростей потери массы (газовыделения). В интервалах типа б) расположены минимумы скоростей усадки и скоростей газовыделения, а также квазиплато на кривых объемной усадки, т.е. в них имели место почти остановки усадки. Подобные корреляции можно установить и при сопоставлении соо?/p>