Исследование физико-механических свойств горячепрессованной керамики на основе оксинитридов алюминия и циркония (The study of physical and mechanical properties of hot-pressed ceramics based on aluminum and zirconium oxynitride)

Фонденко, Андрей Андреевич Отделение материаловедения (ОМ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Цель работы – исследование структуры и физико-механических свойств керамики на основе оксинитридов алюминия и циркония, полученной горячим прессованием наноструктурных порошков.

Введение……………………………………………………………………………………………. 9

1. Литературный обзор ………………………………………………………………….. 10
1.1 Методы получения, свойства оксинитрида алюминия …………………. 10
1.2 Традиционные методы получения оксинитрида алюминия………….. 11
1.3 Современные технологии оксидных керамик …………………………… 12
1.4 Получение прозрачной керамики из порошков AlON ……………….. 15
1.5 Физические, химические и механические свойства

оксинитрида алюминия ………………………………………………………………. 17
1.6 Керамика на основе оксида и нитрида циркония …………………………. 19
1.7 Современные технологии керамических материалов ………………… 34
1.7.1 Получение исходных порошков …………………………………………….. 34
1.7.2 Способы формования керамических порошков ……………………… 38
1.7.3 Горячее прессование ………………………………………………………………. 39

2. Экспериментальная часть ……………………………………………………………. 43
2.1 Материалы, оборудование, методика исследования …………………….. 43
2.2 Результаты экспериментов и их обсуждения……………………………….. 49
3. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение …………………………………………………………………….. 53
4. Социальная ответственность ………………………………………………………. 65
Заключение …………………………………………………………………………………….. 91
Список использованных источников ……………………………………………….. 92
Приложение А ……………………………………………………………………………………………… 94

Высокотемпературная нитридная керамика занимает в настоящее
время одно из ведущих мест среди материалов нового поколения для разных
отраслей промышленности.
Основу этих материалов составляют нитриды и оксинитриды
металлов и неметаллов, однофазные твердые растворы и композиционные
материалы с тугоплавкими соединениями других классов (оксидами,
карбидами, боридами и др.).
Одним из перспективных материалов для создания
поликристаллической керамики с высокими механическими и уникальными
физико-химическими свойствами является оксинитрид алюминия с
кубической кристаллической решеткой (γ-AlON). Он представляет собой
твердый раствор в псевдо-бинарной системе xAlN–yAl2O3. γ-AlON
оптически прозрачен в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном
спектрах, в 4 раза прочнее закаленного стекла, на 15% прочнее шпинели
алюмината магния, является самым твердым поликристаллическим
прозрачным материалом.
Использование оксинитрида алюминия перспективно в качестве
ударопрочной керамики, специальных средств защиты, упрочняющего
компонента конструкционных материалов для авиакосмических
двигателей, установок в энергетике, приборов в электронике и других
областях современной техники. Для тугоплавких ионноковалентных
оксинитридов переходных металлов активированное спекание является
актуальной проблемой, так как оно осуществляется по диффузионному
механизму.
Для решения этой проблемы необходимо исследование
закономерностей и механизмов консолидирования оксинитридных
керамических материалов и поиск соответствующих активирующих
добавок и методов горячего прессования.

Целью работы являлось исследование структуры и физико-
механических свойств керамики на основе оксинитридов алюминия и
циркония, полученной прессованием и спеканием наноструктурных
порошков.
В процессе исследования изучали технологические свойства
оксидных порошков, проводили их механическую активацию,
пластификацию, формовали и спекали керамические прессовки,
изготавливали микрошлифы спеченных образцов для наноиндентирования.
Были определены плотность прессовок и спечённых образцов,
измерены модуль упругости и нанотвердость с использованием методики
наноиндентрования, исследована микроструктура спеченных образцов.
Разработан метод получения высокоплотной прочной
оксинитридной керамики, включающий синтез порошка Al2O3-AlN путем
сжигания НП Al и последующее горячее прессование в инертной атмосфере.
Полученная керамика имела следующие физико-механические свойства:
EIT=286537 МПа, HIT=13160 МПа, σs= 2912 МПа.
Методом горячего прессования получена высокомодульная прочная
оксинитридная керамика ZrO2 – ZrN (EIT= 323897 МПа, HIT= 19244 МПа, σs=
3381 МПа).
Полученные материалы могут быть применены в технологии
функциональной керамики нового поколения.
Доказано, что методика наноиндентирования и скрэч-тестинга
является эффективным средством оценки физико-механических
характеристик спеченных керамических материалов, обладающим высокой
степенью достоверности результатов.

1. Merzhanov, A., Borovinskaya, I., Loryan, V., in: Abstracts. XIX
Mendeleev Forum on General and Applied Chemistry, Volgograd, 2011, pp.76,
704, 536, 600.
2. Maguchi G., Yanagida H. Study on the reductive spinel—a new spinel
for-mula AlN–Al2O3 instead of the previous one Al3O4 //Bulletin of the
Chemical So-ciety of Japan. – 1959. – Т. 32. – №. 11. – С. 1264-1265.
3. Long G., Foster L. M. Crystal phases in the system Al2O3–AlN //Journal
of the American Ceramic Society. – 1961. – Т. 44. – №. 6. – С. 255-258.
4. Adams, I., AuCoin, T. R. and Wolff, G. A., Luminescence in the system
Al2O3–AlN. J. Electrochem. Soc., 1962, 109(11), 1050–1054.
5. Lejus A. Formation at High Temperature of Non-Stoichiometric Spinels
and of Derived Phases in Several Oxide Systems Based on Alumina and in the
System Alumina-Aluminum Nitride //Rev. Int. Hautes Temp. Refract. – 1964. –
Т. 1. – №. 1. – С. 53-95.
6. Lefebvre A., Collongu. R, Gilles J. C. Periodic Antiphases In
Nonstoichio-metric Spinel (9Al2O3-AlN) Prepared At High-Temperature
//Materials Research Bulletin. – 1972. – Т. 7. – №. 6. – С. 551-&.
7. Irene E. A., Silvestri V. J., Woolhouse G. R. Some properties of
chemically vapor deposited films of Al x O y N z on silicon //Journal of Electronic
Materials. – 1975. – Т. 4. – №. 3. – С. 409-427.
8. McCauley J. W. Sintered Polycrystalline Nitrogen Stabilized Cubic
Alumi-num Oxide Material. – Department Of The Army Washington Dc, 1978. –
№. PAT-APPL-936 447.
9. Hartnett T. M. et al. Aluminum Oxynitride Spinel (ALON)—-A New
Optical and Multimode Window Material //1981 New England Section Topical
Meeting on Nonoxide Ceramics: Ceramic Engineering and Science Proceedings,
Volume 3, Number 1/2. – John Wiley & Sons, 2009. – Т. 26. – С. 67
10. McCauley J. W. A simple model for aluminum oxynitride spinels
//Journal of the American Ceramic Society. – 1978. – Т. 61. – №. 7‐8. – С. 372-
373.
11. McCauley J. W. et al. AlON: A brief history of its emergence and
evolution //Journal of the European Ceramic Society. – 2009. – Т. 29. – №. 2. –
С. 223236.
12. Грибовский П.О. Горячее литье керамических изделий. – М.:
Госэнер-гоиздат, 1956. – 176с.
13. B.C. Бойко, В.Д. Нацик.Развитие исследований акустической
эмиссий.
14. Dunegan H., Harris D, Acoustic emission – a new nondestructive testing
tool. – Ultrasonics 1969, 7, p. 160-166.
15. Gilman J.J. Progress in microdynamical theory of dislocations. – In:
Proc. U.S. Nat. Congr. Appl. Mech. 5-th (Amer. Soc Mechan. Eng.). New York,
1966, p. 385-394.
16. K.M.Liang, G. Oriange, G. Fantozzi. Evalution by indentation of
fracture 7. Лукин Е.С. О влиянии методов синтеза и условий подготовки
порошков окси-дов в технологии высокоплотной и прозрачной керамики //
Тр.Моск. хим.-технол. Ин-та им. Д.И. Менделеева, 1974. – вып.123. – С.5-16.
17.Матренин С.В., Слосман А.И. Техническая керамика: Учебное
посо-бие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2004.–75 с.
18.ЕгоровЮ.П.,ЛозинскийЮ.М.,РоотР.В.,Хворова
И.А.Материаловедение ТПУ учебное пособие
19.Кондратюк А.А., Матренин С.В. Технология получения
конструк-ционной оксидной керамики гидростатическим прессованием.
Механика и ма-шиностроение. Сборник трудов. Томск. ТПУ. 2000г, с. 124-
126.
20.Шевченко А.В., Рубан А.К., Дудник Е.В. Высокотехнологичная
ке-рамика на основе диоксида циркония // Огнеупоры и техническая
керамика. 2000. № 9. С. 2 – 8.
21.Лукин Е.С., Макаров Н.А. и др. Прочная и особопрочная
керамика на основе оксида алюминия и частично стабилизированного
диоксида циркония // Стекло и керамика. 2003. № 9. С. 32 – 34.
22.Смирнов А.И. Конструкционная керамика // Итоги науки и
техники ВИНИТИ. Сер. Порошковая металлургия. 1990. С. 64 – 106.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Дарья С. Томский государственный университет 2010, Юридический, в...
    4.8 (13 отзывов)
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссерт... Читать все
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссертационное исследование, которое сейчас находится на рассмотрении в совете.
    #Кандидатские #Магистерские
    18 Выполненных работ
    Анна В. Инжэкон, студент, кандидат наук
    5 (21 отзыв)
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссе... Читать все
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссертаций. Работала в маркетинге. Практикующий бизнес-консультант.
    #Кандидатские #Магистерские
    31 Выполненная работа
    Елена Л. РЭУ им. Г. В. Плеханова 2009, Управления и коммерции, пре...
    4.8 (211 отзывов)
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно исполь... Читать все
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно использую в работе графический материал (графики рисунки, диаграммы) и таблицы.
    #Кандидатские #Магистерские
    362 Выполненных работы
    Александр Р. ВоГТУ 2003, Экономический, преподаватель, кандидат наук
    4.5 (80 отзывов)
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфин... Читать все
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфинансы (Казначейство). Работаю в финансовой сфере более 10 лет. Банки,риски
    #Кандидатские #Магистерские
    123 Выполненных работы
    Сергей Н.
    4.8 (40 отзывов)
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных с... Читать все
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных статей в области экономики.
    #Кандидатские #Магистерские
    56 Выполненных работ
    Анна Александровна Б. Воронежский государственный университет инженерных технол...
    4.8 (30 отзывов)
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственно... Читать все
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственном университете инженерных технологий.
    #Кандидатские #Магистерские
    66 Выполненных работ
    Виктор В. Смоленская государственная медицинская академия 1997, Леч...
    4.7 (46 отзывов)
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выв... Читать все
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выводы).Пишу статьи в РИНЦ, ВАК.Оформление патентов от идеи до регистрации.
    #Кандидатские #Магистерские
    100 Выполненных работ
    Анна С. СФ ПГУ им. М.В. Ломоносова 2004, филологический, преподав...
    4.8 (9 отзывов)
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания... Читать все
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания и проверки (в качестве преподавателя) контрольных и курсовых работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    16 Выполненных работ
    Юлия К. ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск 2017, Институт естественных и т...
    5 (49 отзывов)
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - ин... Читать все
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - институт естественных и точных наук, защита диплома бакалавра по направлению элементоорганической химии; СПХФУ (СПХФА), 2020 г. - кафедра химической технологии, регулирование обращения лекарственных средств на фармацевтическом рынке, защита магистерской диссертации. При выполнении заказов на связи, отвечаю на все вопросы. Индивидуальный подход к каждому. Напишите - и мы договоримся!
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету