+7 (800) 505-67-97

Исследование физико-механических свойств функциональных керамик на основе иттрий-алюминиевого граната

Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0
Дюсебаев, Асылбек Асетулы Отделение материаловедения (ОМ)
Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Выпускная квалификационная работа на тему «Исследование физико-механических свойств функциональных керамик на основе иттрий-алюминиевого граната»
Объект исследование: люминесцентная керамика на основе иттрий-алюминиевого граната активированного ионами церия полученная методом холодного одноосного статического прессования с последующим спеканием на воздухе.
Цель работы: исследование влияния ультразвукового воздействия, температуры спекания и давления прессования на микроструктуру и механические свойства люминесцентной керамики на основе иттрий-алюминиевого граната активированного ионами церия.
В результате работы определен технологический режим для получения люминесцентной керамики с высокой плотностью и хорошими оптическими свойствами.

Введение ………………………………………………………………………………………………….. 15
1 Обзор литературы …………………………………………………………………………………. 17
1.1 Оптическая люминесцентная керамика ……………………………………………….. 17
1.2 Характеристики исходных сырьевых материалов и керамики на их
основе …………………………………………………………………………………………………… 18

1.2.1 Физико-химические свойства иттрий-алюминиевого граната
(Y3Al5O12) …………………………………………………………………………………………… 18
1.2.2 Физико-химические свойства диоксида церия (CeO2)………………….. 20
1.3 Современное состояние технологии производства люминесцентной
керамики на основе Y3Al5O12 …………………………………………………………………. 22

1.4. Области применения люминесцентной керамики на основе Y3Al5O12 33

2. Материалы, оборудование и методы исследования ……………………………….. 35
2.1 Материалы исследования и методика консолидации ………………………… 35

2.2 Сканирующая электронная микроскопия………………………………………….. 37

2.3 Метод энергодисперсионного анализа ……………………………………………… 38

2.4 Метод лазерной дифракции ……………………………………………………………… 39

2.5 Метод измерения удельной поверхности ………………………………………….. 41

2.6 Метод рентгенофазового анализа……………………………………………………… 42

2.7 Методика измерения механических свойств …………………………………….. 43

2.8 Методика измерения фотолюминесценции ………………………………………. 46

3. Экспериментальная часть……………………………………………………………………… 48
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение.. 59
4.1 Оценка коммерческого потенциала исследования …………………………….. 59

4.1.1 Анализ конкурентных технических решений ………………………………. 59
4.1.2 SWOT-анализ …………………………………………………………………………….. 61
4.2 Организация и планирование работ ………………………………………………….. 62

4.2.1 Определение трудоёмкости выполнения работ ……………………………. 62
трещиностойкость образцов ……………………………………………………………….. 66
4.2.2 Расчет сметы затрат на выполнение проекта ……………………………….. 68
4.2.3 Расчет затрат на материалы ………………………………………………………… 68
4.2.4 Расчет затрат на оборудование ……………………………………………………. 69
4.2.5 Расчет заработной платы …………………………………………………………….. 69
4.2.6 Расчет затрат на социальный налог …………………………………………….. 70
4.2.7 Расчет затрат на электроэнергию ………………………………………………… 71
4.2.8 Расчет прочих расходов ……………………………………………………………… 72
4.2.9 Расчет общей себестоимости разработки …………………………………….. 72
4.2.10 Расчет прибыли ………………………………………………………………………… 73
4.2.11 Расчет НДС ………………………………………………………………………………. 73
4.2.12 Цена разработки НИР ……………………………………………………………….. 73
4.3 Заключение по разделу …………………………………………………………………….. 74

5 Социальная ответственность …………………………………………………………………. 75
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности …… 76

5.2 Производственная безопасность ………………………………………………………. 79

5.2.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов…………….. 80
5.2.1.1 Отклонение показателей микроклимата ………………………………… 80
5.2.1.2 Воздействие химических веществ на кожу и верхние
дыхательные пути ……………………………………………………………………………. 81
5.2.1.3 Превышение уровня шума …………………………………………………….. 81
5.2.1.4 Отсутствие или недостаток естественного света ……………………. 82
5.2.1.5 Поражение электрическим током. …………………………………………. 82
5.2.2 Обоснование мероприятий по снижению уровней воздействия
опасных и вредных факторов на исследователя …………………………………… 84
5.2.2.1 Отклонение показателей микроклимата ………………………………… 84
5.2.2.2 Воздействие химических веществ на кожу и верхние
дыхательные пути ……………………………………………………………………………. 85
5.2.2.3 Превышение уровня шума …………………………………………………….. 86
5.2.2.4 Отсутствие или недостаток естественного света ……………………. 86
5.2.2.5 Поражение электрическим током ………………………………………….. 87
5.3 Экологическая безопасность…………………………………………………………….. 88

5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………. 89

5.4.1 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть в лаборатории при
проведении исследований …………………………………………………………………… 89
5.4.2 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка
порядка действия в случае возникновения ЧС …………………………………….. 90
5.5 Заключение по разделу …………………………………………………………………….. 92

Заключение ……………………………………………………………………………………………… 93
Список используемой литературы ……………………………………………………………. 94
Приложение А ……………………………………………………………………………………….. 101

В настоящее время светоизлучающие диоды играют важную роль в
применении в качестве индикатора, подсветки, автомобильных фар и общего
освещения благодаря своим превосходным характеристикам, таким как
высока световая отдача, экономия энергии, экологичность и долговечность
[1-4].
В последнее десятилетие самым распространенным материалом
кристаллов в светодиодах белого света (WLED), является InGaN с
люминофором на основе иттрий-алюминиевого граната активированного
ионами церия, который наносится на поверхность кристалла и заливается
эпоксидной смолы и силиконом [5-8]. Однако эпоксидная смола или силикон
обладают низкой теплопроводностью и термостойкостью, они подвержены
деградации, происходящей из-за накопления тепла, испускаемого
микросхемой [9, 10]. Это вызывает ряд проблем при практическом
применении таких светодиодов: включая ухудшение качества
светоизлучение (LE), сдвиг спектра цветности, и существенно сокращает
срок службы светоизлучающих диодов [11, 12].
Решить данную проблему можно путем использования
люминесцентных керамических материалов на основе порошков различных
люминофоров, среди которых наиболее перспективным является иттрий-
алюминиевый гранат (Y3Al5O12, YAG) активированный ионами церия (Ce3+),
поскольку он является перспективным материалом, обладающим высокой
температурой плавления и термостойкостью и хорошими
электрофизическими показателями, в нём отсутствуют полиморфные
превращения. YAG:Ce-керамика может использоваться как
конструкционный элемент различных оптических приборов, работающих в
условиях ограниченной видимости, высоких температур, агрессивных сред.
В последние годы такая керамика стала использоваться при производстве
светоизлучающих диодов белого цвета в качестве преобразователей
излучения [13, 14].
Для эффективного использование люминесцентных керамических
материалов, в качестве преобразователей излучения, необходимо создание
высокоплотной керамической структуры. Процесс получения, которого
сопряжен с рядом проблем [15], решить которые возможно использованием
методов горячего прессования или электроимпульсного плазменного
спекания, однако это ведет к большим экономическим затратам [15].
В связи с этим, актуальным является использование рациональных
методов прессования с последующим спеканием, не требующих больших
затрат и позволяющих получить керамику с равномерной плотностью и
минимальной остаточной пористостью. К таким методам относят
ультразвуковое и коллекторное прессование [16], представляющие собой
модифицированный метод холодного статического одноосного прессования в
жестких пресс-формах.
Целью данной работы является исследование влияния
ультразвукового воздействия, температуры спекания и давления прессования
на микроструктуру и механические свойства люминесцентной керамики на
основе иттрий-алюминиевого граната активированного ионами церия.

В результате выполненной работы были изготовлены образцы
люминесцентной керамики. Исследовано влияния ультразвукового
воздействия, температуры спекания и давления прессования на
микроструктуру и механические свойства керамических образцов. Определен
оптимальный режим (температура спекание – 1650 оС, давление прессования
– 400 МПа, время выдержки – 8 часов) позволяющий получить
люминесцентную керамику высокой плотности (99,8%) и механическими
свойствами (микротвердость – 17,01 ГПа, трещиностойкость – 5,53
МПа*м1/2).
Сделаны следующие выводы:
1. Установлено, что увеличение температуры спекания от 1550 до
1650 оС, приводит к увеличению относительной плотности керамики с
82,26% до 99,78%, коэффициента вязкости разрушения с 3,92 до 5,53
МПа·м1/2 и микротвердости с 7,99 до 17,01 ГПа.
2. Замечено, что при повышении температуры спекания от 1550 оС
до 1700 оС происходит увеличение средних размеров зерна от 1,6 до 15,4 мкм
и средних размеров пор с 0,48 до 1,8 мкм у керамических образцов.
3. Установлено, что увеличение давления прессования от 50 до 400
МПа, приводит к незначительному увеличению плотности с 98,24% до
98,68%, коэффициента вязкости разрушения с 4,06 до 5,07 МПа·м1/2 и
микротвердости с 17,07 до 18,96 ГПа.
4. Ультразвуковое воздействие на порошковый компакт на основе
YAG:Ce в процессе прессования приводит к увеличению плотности на 1,5%,
повышению микротвердости на 0,2 ГПа и трещиностойкости на 0,4
МПа*м1/2.

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

    Читать «Исследование физико-механических свойств функциональных керамик на основе иттрий-алюминиевого граната»

    Последние выполненные заказы

    Социально-психологические характеристики целевой аудитории
    Заказываю курсовую уже второй раз и второй раз очень довольна результатом. Ел...
    Анализ влияния геймификации на флуктуацию работников склада (только практическая часть)
    Татьяна великолепный специалист и человек. Вежливое общение, быстро выполненн...
    ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ МЕТОДИЧЕСКОЙ РАБОТЫ ВОСПИТАТЕЛЯ
    😀
    особенности создания и размещения веб-сайта как инструмента digital-коммуникации с целью повышения осведомленн
    Доволен работой автора

    Хочешь уникальную работу?

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

    user1250010 Омский государственный университет, 2010, преподаватель,...
    4 (15 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Ольга Р. доктор, профессор
    4.2 (13 отзывов)
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласован... Читать все
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласованные сроки и при необходимости дорабатываются по рекомендациям научного руководителя (преподавателя). Буду рада плодотворному и взаимовыгодному сотрудничеству!!! К каждой работе подхожу индивидуально! Всегда готова по любому вопросу договориться с заказчиком! Все работы проверяю на антиплагиат.ру по умолчанию, если в заказе не стоит иное и если это заранее не обговорено!!!
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    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
    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
    Лидия К.
    4.5 (330 отзывов)
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии ... Читать все
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии и педагогики. Написание диссертаций, ВКР, курсовых и иных видов работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    592 Выполненных работы
    Екатерина С. кандидат наук, доцент
    4.6 (522 отзыва)
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    #Кандидатские #Магистерские
    1077 Выполненных работ
    Александр О. Спб государственный университет 1972, мат - мех, преподав...
    4.9 (66 отзывов)
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальн... Читать все
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальных уравнений. Умею быстро и четко выполнять сложные вычислительные работ
    #Кандидатские #Магистерские
    117 Выполненных работ
    Андрей С. Тверской государственный университет 2011, математический...
    4.7 (82 отзыва)
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на... Читать все
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на продолжение диссертационной работы... Всегда готов помочь! ;)
    #Кандидатские #Магистерские
    164 Выполненных работы
    Катерина В. преподаватель, кандидат наук
    4.6 (30 отзывов)
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации... Читать все
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации. Опыт работы 7 лет. Всегда на связи и готова прийти на помощь. Вместе удовлетворим самого требовательного научного руководителя. Возможно полное сопровождение: от статуса студента до получения научной степени.
    #Кандидатские #Магистерские
    47 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Решение технологических проблем при обработке литого корпуса
    📅 2021 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Повышение работоспособности торцовых фрез с механическим креплением режущих пластин
    📅 2020 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка технологии изготовления деталей насос-дозатора с применением операции дорнования
    📅 2020 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка технологии автоматической сварки под слоем флюса тавровых балок на установке Corimpex
    📅 2020 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка алгоритмов управления дугой горящей в динамическом режиме
    📅 2020 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Электронно-лучевая сварка термоизолированной трубы
    📅 2021 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)