Исследование структуры, фазового состава и механических свойств керамики на основе ZrO2
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?ассивных компактов с размерами зерен (кристаллитов) в пределах нескольких десятков нанометров, т.е. на уровне фрагментов субструктуры (блоков, субзерен). Порошковая технология - наиболее универсальный метод, однако, в связи с интенсивной рекристаллизацией, получение безпористых образцов (изделий) с наноструктурой представляет известные трудности и может быть реализован в большинстве случаев только при использовании высокоэнергетических методов консолидации [5].
Термодинамическая метастабильность УДП позволяет синтезировать уникальные соединения и фазы, активируя важнейшие этапы процесса за счет химической, поверхностной активности УДП. Однако эти же факторы обуславливают и их недостатки для порошковой технологии: агломерирование, сорбирование примесей, пыление, плохую прессуемость и формуемость, вследствие низкой насыпной плотности [6]. Особенности структуры УДП, полученных различными методами синтеза, требуют модификации (регулирования) ее первоначальной структуры в процессе изготовления керамических изделий с заданными свойствами. Свойства материалов в значительной мере закладываются технологией их получения.
Присутствие агломератов в синтезированном порошке приводит к формированию крайне неоднородной упаковки частиц в порошковых компактах, получаемых традиционными методами керамической технологии. Это негативно сказывается на физико-механических характеристиках спечённого материала, из чего следует, что изготовление высокопрочной керамики из УДП требует тщательной технологической проработки, а в ряде случаев и корректировки технологии подготовки порошков в условиях их получения [7]. Рассматривая строение порошков, необходимо, в первую очередь, обращать внимание на степень агрегации частиц, размер, форму и строение агрегатов, пористость и прочность этих агрегатов, размер частиц в агрегатах. Необходимость дезагрегации порошков оксидов или их соединений обусловлена тем, что поры, присутствующие в агрегатах, чаще всего после обжига остаются в керамике, что приводит к образованию повышенной пористости в объеме кристаллов и на их границах. Для достижения более высокой плотности обожженной керамики необходимо разрушить агрегаты частиц порошка путем измельчения, которое дезагрегирует материал значительно эффективнее, чем максимально применяемое на практике давление прессования. Дезагрегированные порошки имеют большую активность к спеканию и позволяют получать керамику с однородным кристаллическим строением [7].
В практике изготовления керамики из традиционных материалов основными операциями технологической подготовки порошков перед спеканием, независимо от метода изготовления изделия, являются отжиг порошков и последующее измельчение. Предварительная обработка материала (термическая и механическая) направлена на получение исходных частиц с низкой пористостью. В работах [8,9,10,11] широко освящены вопросы предварительнаой обработки материала (термической и механической), направленной на получение исходных частиц с низкой пористостью для технологической подготовки УДП. Однако подобные исследования проводились преимущественно для аэрозольных и соосажденных УДП. В этой связи особое значение приобретают работы по изучению механизмов изменения структуры плазмохимических УДП при термообработке и измельчении. Учитывая, что плазмохимические УДП имеют сложную морфологию, высокую удельную поверхность, актуальным является разработка технологии изготовления из таких порошков изделий конструкционной керамики, ориентируемой на массовое производство с использованием технологии шликерного литья с термопластичным связующим. Изучение механизмов получения на базе УДП термопластичного шликера с требуемыми реологическими свойствами позволят получать керамические изделия с высокими эксплутационными свойствами и различной конфигурации. Поскольку на микроструктуру материала можно влиять на всех стадиях технологической цепочки: от получения порошков - до получения готового керамического изделия, то важным являются исследования методов формирования структуры керамики, которая определяется технологическими приемами ее получения, изучение превращений в материалах, установление основных закономерностей влияния технологических факторов и микроструктуры на формирование свойств материалов.
.3 Технология получения керамических материалов
Все важнейшие свойства керамики - механическая прочность, теплопроводность, изоляционная способность, малые диэлектрические потери, стойкость к высокотемпературным нагревам и износостойкость, высокая чистота поверхности при шлифовке и полировке - определяются микроструктурой и фазовым составом керамики. Для реализации технологии получения беспористых изделий с мелкозернистой и равномерной структурой необходимы так называемые идеальные порошки с оптимальными свойствами: размер агрегатов должен составлять десятые доли микрометра; агрегаты должны иметь шарообразную форму и не должны слипаться и увеличиваться в размере с течением времени; распределение компонентов по объёму или поверхности частиц должно быть равномерным. Применение таких порошков обусловливает при формовании равномерную укладку частиц, что обеспечивает получение равномерной по плотности и размеру пор заготовки и равномерную усадку по всему объему изделия при спекании.
Такие порошки могут быть получены как в процессе синтеза, так и в процессе определенной технологи