Исследование структуры, фазового состава и механических свойств керамики на основе ZrO2
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
ческой подготовки. Изготовления изделий из таких порошков требует также тщательной технологической проработки на последующих стадиях изготовления керамических изделий. Однако большинство порошков не соответствует требованиям, предъявляемым к исходному сырью. Так в частности, присутствие в мелкодисперсных порошках агломератов из индивидуальных частиц приводит к образованию в отформованном компакте разноплотных областей с неоднородным распределением пор по размерам. Для достижения необходимых свойств спеченного изделия требуется применение дополнительных способов по улучшению строения исходного порошка, либо специальных технологических приемов формования и спекания.
Управление структурой керамических материалов сводится к регулированию процессов их уплотнения, уменьшения пористости и роста зерен с контролируемой дисперсией размеров.
Для консолидации УДП применяются как традиционные методы порошковой технологии, так и принципиально новые методы компактирования. При подготовке УДП к прессованию и формованию, как правило, проводится их технологическая подготовка. Известны многочисленные операции технологической подготовки направленные на повышение плотности заготовок перед спеканием.
Шликерное литье с использованием термопластичной связки - один из самых распространенных методов формования керамических материалов, так как позволяет получать изделия сложной конфигурации [11].
Шликерное литье реализуется по следующей технологической схеме, рис.1. [12].
Рис. 1.Общая схема приготовления литейных шликеров
Технологическая связка является веществом (или составом) временно объединяющим частицы порошка в систему и, в основном, предопределяющим свойства этой системы. Связка должна при минимальном содержании обеспечивать литейные свойства шликера с максимальным коэффициентом упаковки.
В качестве связки применяются легкоплавкие вещества с малой вязкостью в расплавленном состоянии, которые хорошо смачивают поверхность твердой фазы и не образуют на ней толстых структурированных оболочек с аномально высокой вязкостью. Кроме этого, она должна придавать прочность отливкам, обладать малой объемной усадкой, быть нетоксичной. Всем этим требованиям лучше всего удовлетворяет парафин. Для улучшения смешивания частиц твердой фазы, уменьшения количества связки и вязкости литьевого шликера, применяют поверхностно-активные вещества (ПАВ). Кроме этого ПАВ способствует интенсификации процесса уплотнения. ПАВ можно вводит в порошок при его измельчении, а также при приготовлении шликера. Содержание ПАВ в связке зависит от природы дисперсной фазы, ее удельной поверхности.
Образование дисперсной системы (шликера) осуществляется смешиванием его составляющих в смесительных аппаратах при температуре, превышающую температуру плавления связки. На свойства шликера влияют дисперсность и гранулометрический состав порошка.
Определяющими параметрами процесса шликерного литья являются скорость заполнения литейной формы, регулируемая давлением шликера, а также температура шликера. С увеличением температуры шликера увеличивается коэффициент упаковки и объёмная масса отливки, снижается пористость. Наиболее плотные заготовки получаются при литье из шликеров, нагретых до температуры 801000С. Давление литья рекомендуется выбирать в интервале 15 атм., исходя из дефектности отливок и вязкости шликера, плотности отливок по сечению.
Удаление связки осуществляется нагревом отлитых образцов или изделий в адсорбентах, активно поглощающих расплавленную связку.
Завершающий этап технологического процесса производства керамических изделий это спекание изделий. После удаления связки отливки спекают. При спекании отливок после полного удаления связки разогрев до 800-9000С производят форсированно, а затем подъем температуры замедляют. Температура, скорость нагрева и охлаждения, время выдержки подбирается индивидуально и экспериментально в зависимости от размеров, конфигурации изделия, вида материала из которого изготовлены изделия. Скорость нагрева может быть не менее 1000С в час и не более 5000С, температура спекания 1500-17000С, время выдержки при температуре спекания от 1 до 7 часов, скорость охлаждения не выше 3000С.
.4 Метод акустической эмиссии
В последнее время в области испытаний материалов широкое применение получил метод акустической эмиссии [4]. Термином "акустическая эмиссия" (АЭ) принято обозначать явление возникновения упругих волн в твердых телах в процессе их деформации. Классическим источниками АЭ является процесс деформирования, связанный с ростом дефектов, например, трещины или зоны пластической деформации. Источником акустико-эмиссионной энергии служит поле упругих напряжений в материале. Без напряжений нет и эмиссии, поэтому АЭ контроль обычно проводится путем нагружения контролируемого объекта. Это может быть проверочный контроль перед запуском объекта, контроль изменений нагрузки во время работы объекта, испытания на усталость, ползучесть или комплексное нагружение [4]. Очень часто конструкция нагружается произвольным образом. В этом случае использование АЭ контроля позволяет получать ценную дополнительную информацию о поведении конструкции под действием нагрузки. В других случаях эмиссия используется по причинам экономичности и безопасности; для таких з