Композиционные материалы в системе AlN-Al2O3-ZrO2-ZrN
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
в (см. рис.1) . В этом случае целесообразно провести опыты еще в трех точках, соответствующих составам: х1123, х1223, х1233. Для модели неполной третьей степени они будут проверочными, в случае неадекватности этой модели три указанные точки помогут перейти к модели неполной четвертой степени, а уже точка х123 станет проверочной.
Адекватность модели проверяется расчетом для контрольных точек значений статистического критерия Стьюдента по формуле:
(20),
где Dy = yэксп - yрасч - абсолютная величина разности между экспериментально определенным и рассчитанным по модели значением свойства в контрольной точке; - среднеквадратичная ошибка опыта; a - уровень значимости (обычно a = 0,05), вероятностная величина, показывающая, каков риск ошибиться в правильности гипотезы и связана с Р - доверительной вероятностью, величиной определяющей степень вероятности принимаемой гипотезы (a = 1- Р); f - число степеней свободы при определении дисперсии опыта f=N( r-1); N - число составов при определении дисперсии опыта.
Полученная модель признается адекватной в случае tэксп < tтабл. Величина tтабл берется из таблицы значений критерия Стьюдента для данного уровня значимости(a) и числа степеней свободы(f).
Менее строго можно сделать вывод об адекватности модели в случае, когда величина yэксп - yрасч сравнима со среднеквадратичной погрешностью опыта.
Исследование локальных концентрационных участков системы
Во многих случаях для исследования представляет интерес не вся область концентраций компонентов, а только ее часть. Для применения метода симплексного планирования необходимо, чтобы локальный участок представлял бы собой симплекс (треугольник, тетраэдр и т.д.) подобный исходному с вершинами Z1, Z2, Z3. Если локальный участок представлен другой фигурой, например, четырехугольником, то это может существенно затруднить расчеты. Для системы с псевдокомпонентами также справедливо условие нормировки.
Исследование локального участка, например, может иметь место при исследовании свойств фарфоровых масс, где за исходные компоненты принимаются составляющие шихты: глина (каолин), полевой шпат и кварц. Поскольку получить фарфор, используя любой из компонентов в чистом виде невозможно, то исследуется локальная область на основе псевдокомпонентов Z1 (состоящего из 20% полевого шпата, 30% кварца и 50% глины), Z2 (состоящего из 30% полевого шпата, 20% кварца и 50% глины) и Z3 (состоящего из 30% полевого шпата, 30% кварца и 40% глины). Составление матрицы планирования в этом случае сводится сначала к определению опытных составов в псевдокомпонентах, а потом к пересчету на исходные компоненты.
Для удобства расчетов имеет смысл в полученных уравнениях перейти от псевдокомпонентов к исходным компонентам Х1, Х2, Х3. Целесообразно также представить результаты графически в виде проекций линий равных значений физико-механических свойств на симплекс. Полученные зависимости позволяют определить точку (область), соответствующую составу, который характеризуется экстремальным значением оптимизируемого свойства. Может получиться так, что исследуемая зависимость не носит экстремальный характер, как это представлено на диаграмме состав-свойство (рисунок 2) для характеристики прочности и теплопроводности керамического (глиняного) кирпича при разном составе шихты. Но и в данном случае определение зависимости состав-свойство имеет большое практическое значение, так как позволяет выбрать состав для производства кирпича с допустимым значением прочности, но повышенной теплопроводностью [40].
2. Цель и задачи работы
Целью данной работы является оценка возможности получения материалов в системе ZrO2 - ZrN - AlN - Al2O3 c высокими механическими свойствами.
Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
анализ научно-технической литературы по двойным диаграммам состояния и технологии получения материалов на их основе;
изучение взаимодействия в системах ZrO2 - AlN, ZrO2 - ZrN - AlN;
изучение физико-механических свойств полученных материалов.
3 Экспериментальная часть
.1 Характеристика исходных элементов
Для изучения системы ZrO2-ZrN-AlN использовались порошки материалов, указанные в таблице 4.
Таблица 4 - Характеристика исходных веществ.
Наименование веществаХимическая формулаМаркаГОСТ, ТУНитрид цирконияZrNчТУ 6-09-4050-75Оксид цирконияZrO2чТУ 6-09-965-63Нитрид алюминияAlNч-
Исходные вещества изучены методом рентгенофазового анализа, который показал следующее.2
Диоксид циркония является моноклинной модификацией в виде бадделеита (рисунок 5).
Рисунок 5 - Штрих-рентгенограмма исходного диоксида циркония
ZrN
В нитриде циркония присутствует примесь диоксида циркония (рисунок 6).
Рисунок 6 - Штрих-рентгенограмма исходного нитрида циркония
Полученный результат хорошо согласуется с литературными источниками. По данным работы [15] при получении нитрида циркония восстановлением углеродом диоксида циркония в среде азота:
2 + 2C + 1/2 N2 ZrN + 2CO (21)
при температурах до 1300С полученный продукт содержит кроме нитрида циркония 7-10% примеси, нерастворимой в серной кислоте и состоящей из ZrO2 и некоторых других загрязнений.
Исходный нитрид алюминия представлен в основном гексагональной фазой (рисунок 7). Оксид алюминия в любых формах и металлический алюминий отсутствуют. Кроме того, в качестве примесей в незначительном количестве присутствую?/p>