Исследование структуры, фазового состава и механических свойств керамики на основе ZrO2
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
Исследование структуры, фазового состава
и механических свойств ZrO2
Содержание
керамика фазовый состав свойство механическое
Введение
Глава 1.Литературный обзор
1.1 Керамика на основе ZrO2 . Структура и механические свойства
.2 Керамика на основе ультрадисперсных порошков
.3 Технология получения керамических материалов
.4 Метод акустической эмиссии
Глава 2. Постановка задачи. Материалы и методика исследования
2.1 Постановка задачи
2.2 Материал и методика эксперимента
Глава 3. Структура, фазовый состав и механические свойства керамики ZrO2
.1 Фазовый состав керамики ZrO2-Y2O3-Al2O3
3.2 Структура керамики ZrO2-Y2O3-Al2O3
.3 Механические свойства материалов
.4 Исследование деформационного поведения керамики ZrO2 методом акустической эмиссии
Заключение
Список литературы
Введение
В течение последних 25-30 лет керамика на основе диоксида циркония находит все более широкое применение в качестве конструкционного материала. Причина этому - распространенность циркония в природе (он входит в число 12 наиболее распространенных элементов земной коры) и возможность получать материалы, обладающие высокой огнеупорностью и коррозионной стойкостью, повышенной прочностью и вязкостью разрушения, низким коэффициентом термического расширения. Керамические материалы на основе диоксида циркония, широко применяют при решении различных технологических и технических задач. Сочетание достаточно высоких значений прочности и вязкости разрушения керамики на основе диоксида циркония с добавками окиси алюминия обусловлены совместным действием двух механизмов упрочнения - трансформационного (фазовый переход тетрагональной фазы диоксида циркония в моноклинную) и отклонения или ветвления трещин на включениях второй фазы (оксид алюминия) [1,2]. Традиционными способами изготовления керамики являются различные методы порошковой металлургии, включающие в себя три основных стадии: подготовка порошка, его формование и последующее спекание. Перспективным способом получения керамических порошков является метод плазмохимического синтеза. В литературе [3] указывается на то, что ультрадисперсные порошки, получаемые на СХК (Сибирском химическом комбинате) методом разложения водных растворов солей металлов в плазме высокочастотного разряда (ПХС УДП), наряду с такими достоинствами как высокая степень чистоты, равномерное распределение компонентов в многокомпонентных системах, высокая активность к спеканию, имеют сложное морфологическое строение частиц, что существенно снижает их технологические свойства: порошки имеют практически нулевую текучесть, низкую насыпную плотность, плохую прессуемость. Для его широкого использования требуются дополнительные операции по подготовке порошка для последующего формования. Поэтому очень важными являются вопросы регулирования и формирования структуры и фазового состава в процессе изготовления керамических изделий с заданными свойствами.
Характер разрушения керамики во многом определяется не только структурой, но и наличием в материале дефектов. Реальные керамические материалы всегда содержат дефекты, которые имеют важное значение при процессах разрушения. Избежать возникновения в керамике в процессе ее изготовления дефектов, таких как микротрещины, поры и других концентраторов напряжений практически невозможно. В связи с этим в последнее время широкое применение получил метод неразрушающего контроля - метод акустической эмиссии. С помощью метода акустической эмиссии (АЭ) можно определить местоположение дефектных участков, после чего для более точного определения природы дефектов использовать другие методы неразрушающего контроля. Данный метод дает возможность проведения неразрушающего контроля всего объекта целиком за один цикл. Метод является дистанционным, он не требует сканирования поверхности объекта для поиска локальных дефектов. Необходимо просто правильным образом расположить нужное количество датчиков и использовать их для осуществления локации источника волн напряжений. Возможности, связанные с дистанционным использованием метода, дают большие преимущества по сравнению с другими методами неразрушающего контроля, которые требуют, например, удаления изоляционных оболочек, освобождения контейнеров контроля от внутреннего содержания или сканирования больших поверхностей [4].
Глава 1. Литературный обзор
.1 Керамика на основе ZrO2 . Структура и механические свойства
Повышенная хрупкость керамики ограничивает ее применение в конструкционных изделиях, и на преодоление этого недостатка направлены многочисленные разработки исследователей. В [1] рассмотрены вопросы влияния температуры на структуру диоксида циркония. По мере изменения температуры диоксид циркония претерпевает полиморфные превращения. От температуры плавления (2700 С) до 2350С существует фаза с кубической структурой. Ниже этой температуры, до 1170С, равновесной является тетрагональная фаза, а при более низкой температуре - моноклинная. Превращение тетрагональной фазы в моноклинную имеет мартенситный характер и сопровождается значительным объемным эффектом. Моноклинная фаза менее плотная, чем тетрагональная, и объем материала при этом превращении увеличивается на 3-5%, что приводит к его разрыхлению. Поэтому из чистого