Исследование структуры и физико-механических свойств керамики на основе оксидов циркония и алюминия

Объектом исследования является керамика на основе оксидов циркония, кремния и оксинитрида циркония.
Цель работы – Исследование закономерностей консолидирования керамики на основе оксидов циркония, кремния и оксинитрида циркония
В результате исследования были определены плотность прессовок, плотность спечённых образцов, модуль упругости, микротвердость и прочность на наноинденторе.

Введение 8
1 Литературный обзор 10
1.1 Керамика на основе оксид циркония, их структуры и механические 10
свойства
1.2 Материалы ZrN и Zr(ON)X и их свойства 24
1.3 Современные технологии оксидных керамик 30
1.3.1 Получение исходных порошков 30
1.3.2 Способы формования оксидных порошков 32
1.3.2.1 Холодное прессование в закрытых пресс-формах 33
1.3.2.2 Горячее прессование 34
1.3.2.3 Гидростатическое прессование 31
1.3.3 Спекание оксидных керамик 38
1.4 Методы активированного спекания 41
1.5 Искровое плазменное спекание 42
1.6 Методы исследования состав материалов 49
2. Экспериментальная часть 55
2.1 Материалы, оборудование, методиы исследования 55
2.2 Результаты эксперимента 66
3.Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 81
4. Социальная ответственность 98
Заключение 115
Список использованных источников 117
Приложение A 122

В данной работе изучены структура и свойства спеченной керамики из
циркония. Плотность прессовок, плотность спеченных образцов были
определены, модуль упругости и микротвердости были измерены с помощью
методика наноиндентирования. Чтобы определить прочность спеченной
керамики, метод «Scratch Testing» применялся с использованием уникального
устройства Nanoindenter G200. Получены оптические фотографии
микрошлифов, В результате проведенных исследований можно сделать
следующие выводы:
1. Из образцов керамической системы Al2O3 – ZrO2 – Y2O3
исследованных составов повышенную плотность после спекания имел образец
заэвтектического состава 76,1% Al2O3 – 21,8% ZrO2 – 2,1% Y2O3.
2. Наибольшую плотность имел образец № 4 состава 92,9% ZrO2 – 7,1%
Y2O3. Данный состав соответствует частично-стабилизированному диоксиду
циркония.
3. Из исследованных составов керамической системы Al2O3 – ZrO2 –
Y2O3 наиболее высокий уровень физико-механических свойств имела
композиция заэвтектического состава 16,6% Al2O3 – 76% ZrO2 – 7,4% Y2O3. В
данной композиции одновременно реализованы два механизма упрочнения:
трансформационное упрочнение за счет t-m – перехода в ZrO2 (переход
тетрагональной модификации в моноклинную) и дисперсное упрочнение
высокомодульными частицами - Al2O3.
4. При выполнении работы, была получена керамическая композиция,
содержащая 66,7%ZrO2-33,3%SiO2 – циркон. Спеченная цирконовая керамика
имела повышенный уровень физико-механических свойств: EIT=121 ГПа,
НIT=10,3 ГПа, в=274 МПа.
5. Образец состава 50%ZrO2 – 50%ZrN имеет более высокие
механические характеристики, чем образец состава 80%ZrO2 – 20%ZrN.
Так же при выполнении работы были рассмотрены разделы
«финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение» и
«социальная ответственность».