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

    Хочешь уникальную работу?

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

    Оксана М. Восточноукраинский национальный университет, студент 4 - ...
    4.9 (37 отзывов)
    Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политоло... Читать все
    Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политологии.
    #Кандидатские #Магистерские
    68 Выполненных работ
    Татьяна Б.
    4.6 (92 отзыва)
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские ди... Читать все
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские диссертации, курсовые работы средний балл - 4,5). Всегда на связи!
    #Кандидатские #Магистерские
    138 Выполненных работ
    Мария М. УГНТУ 2017, ТФ, преподаватель
    5 (14 отзывов)
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ... Читать все
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ. Большой опыт в написании курсовых, дипломов, диссертаций.
    #Кандидатские #Магистерские
    27 Выполненных работ
    Дмитрий Л. КНЭУ 2015, Экономики и управления, выпускник
    4.8 (2878 отзывов)
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    #Кандидатские #Магистерские
    5125 Выполненных работ
    Шиленок В. КГМУ 2017, Лечебный , выпускник
    5 (20 отзывов)
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертац... Читать все
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертационной работ. Помогу в медицинских науках и прикладных (хим,био,эколог)
    #Кандидатские #Магистерские
    13 Выполненных работ
    Анна Н. Государственный университет управления 2021, Экономика и ...
    0 (13 отзывов)
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уни... Читать все
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уникальности с нуля. Все работы оформляю в соответствии с ГОСТ.
    #Кандидатские #Магистерские
    0 Выполненных работ
    Татьяна М. кандидат наук
    5 (285 отзывов)
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    #Кандидатские #Магистерские
    495 Выполненных работ
    Мария А. кандидат наук
    4.7 (18 отзывов)
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет... Читать все
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет, реклама, журналистика, педагогика, право)
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Анна К. ТГПУ им.ЛН.Толстого 2010, ФИСиГН, выпускник
    4.6 (30 отзывов)
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помог... Читать все
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помогала студентам, вышедшим на меня по рекомендации.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету