Реферат
ВВЕДЕНИЕ 6
ГЛАВА 1. КЕРАМИКА НА ОСНОВЕ ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ: ПОРОШКИ,
ИХ ОБРАБОТКА И СПЕЧЕННАЯ КЕРАМИКА 8
1.1 Синтез порошка 8
1.2 Свойства порошков и керамики на основе ZrO2 9
ПЛАЗМЕННАЯ ОБРАБОТКА, СТРУКТУРА, ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 11
1.3 Плазменная обработка и плазменные теплозащитные покрытия на
основе диоксида циркония 11
1.4 Влияние давления прессования на структуру и механические
свойства керамики на основе ZrO2 15
1.5 Структура, фазовый состав и механические свойства керамики
на основе ZrO2 16
КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ZrO2(Y) 17
1.6 Строения решеток модификаций ZrO2 17
1.7 Керамика на основе системы ZrO2 21
1.8 Одноосное прессование 22
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 24
2.1 Исходные материалы 24
2.2 Методика обработки низкотемпературной плазмой 25
2.3 Измерение уровня кислотности (pH) 26
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ 27
3.1 Структура порошка диоксида циркония - рентген 27
3.2 Результаты измерения рН, таблицы и описание чисел 28
3.3 Описание графиков по времени обработки и по времени измерения -
экстраполяция на «пересечение» графиков 30
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 33
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 34
В настоящее время весь мир акцентирует свое внимание на обработке тканей с помощью высокочастотной (ВЧ) плазмы. Плазменная модификация относится к сухим, экологически чистым процессам, не требующим использования химических растворов.
Уникальное сочетание различных физико-химических свойств и керамических материалов обуславливает их широкое применение во многих областях промышленности. Однако тенденции последних десятилетий, а именно развитие нанотехнологий и аддитивных технологий, побудили многих исследователей, исследовать и изменять свойства керамических материалов не только на макро- и микроуровне, но и на нанодиапазоне. В отечественной и зарубежной литературе ведется большая работа по производству микро- и наноструктурированных материалов. [1-3].
Цирконий (ZrO2) привлекает внимание в области электрохимических приборов, конструкционной керамики, датчиков кислорода, каталитических систем. Исследования показывают, что на свойства всего материала сильно влияют свойства и обработка поверхности [4-7]. Также было установлено, что благодаря лазерной обработке удалось повысить смачиваемость в три раза и улучшить адгезионные свойства поверхности. Эти изменения связаны с модификацией поверхности [8], а именно с увеличением поверхностной энергии. Однако из-за большой удельной поверхности микро- и нанопорошков плазменная обработка является более подходящей для модификации ее поверхности, поскольку она позволяет обрабатывать большую площадь поверхности за более короткое время и в то же время существенно влиять на полученные параметры материала.
Одним из приоритетных направлений развития современного материаловедения являются наноматериалы и нанотехнологии. Интерес к новому классу материалов имеет следующие причины:
- Стремление к миниатюризации продуктов;
- Уникальные свойства материалов в наноструктурированном состоянии;
- Необходимость разработки и внедрения новых материалов с качественно и количественно новыми свойствами;
- Разработка новых приемов и методов, основанных на принципах самоорганизации и самоорганизации;
- Практическое внедрение современных приборов для исследования и контроля наноматериалов (зондовая микроскопия, рентгенологические методы);
- Разработка и внедрение новых технологий (ионно-плазменные технологии для обработки поверхности и производства тонких слоев и пленки, технологии LIGA, являющиеся результатом литографии, гальванических и литьевых процессов, технологии производства и формирования нанопорошков и т. д.).
В то же время нанодисперсные порошки из оксидов иттрия и циркония занимают особое место в современном материаловедении. Оксид иттрия (Y2O3) имеет широкий спектр применения [9]. Особенно высокотемпературная керамика на основе оксида иттрия используется в агрессивных средах (поршни двигателя, детали, турбины) из-за их химической стойкости. Прозрачная керамика на основе оксида иттрия обладает высоким коэффициентом пропускания света, высокой температурой плавления, высокой термостойкостью и высокими механическими и электрофизическими свойствами в видимой и инфракрасной областях спектра. Поликристаллические материалы на основе прозрачного оксида иттрия приближаются к монокристаллам по плотности и количеству поглощения энергии.
Цирконий (ZrO2) - это высокотехнологичный материал, используемый для производства огнеупорных изделий, термостойких эмалей, огнеупорных стекол, различной керамики, пигментов, твердых электролитов, катализаторов, космических аппаратов, артропластов и теплозащитных экранов для стоматологии в ювелирном деле [9-12], для производства режущих инструментов, абразивов и др. В последние годы диоксид циркония широко используется в волоконной оптике и в производстве керамики для электроники.
Цель процесса получения нанодисперсных порошков определяется эффективностью, сложностью и стоимостью используемого оборудования. К недостаткам нанодисперсных порошков (лазер, гидротерм, золь-гель, осаждение из растворов и т.д.) относятся: многостадийность, длительность, низкая производительность, потребность в химикатах, гетерогенное фазовое распределение, высокая стоимость.
Циркониево-иттриевая система предлагает широкий спектр керамики для высокопроизводительных применений. Обработка порошка является важной отправной точкой для производства этой керамики. Хотя возможны несколько вариантов мокрой химической обработки для фаз твердого раствора ZrO2 - Y2O3. Процесс соосаждения является самым дешевым. Известно, что на механизм и кинетику кристаллизации соосаждения оксида влияют различные факторы, такие как концентрация растворенных и летучих примесей, связанных с обработкой, наличие фазы усиления и спекания 7
прокаленных порошков от соосаждения. На оксид влияет его некристалличность. Этот параметр можно адаптировать к времени и температуре прокаливания. Это важный шаг в оптимизации условий процесса для лучшего спекания.
Плазменная обработка приводит к увеличению гидрофильных свойств микродисперсного порошка диоксида циркония, что является следствием повышения химической активности.
Показано, что уровень кислотности диоксида циркония со временем выдержки в суспензии уровень кислотности понижается при начальных условиях 7,5 до 3,69, при конечных от 5,09 до 3,43, а так же спеченного образца значительно повышается при начальных условиях от 5,7 до 7,63, при конечных понижается от 5,4 до 4,79. Диаграммы зависимости показали уменьшение рН при увеличении длительности обработки, так же выявлен переход из слабокислой области в кислую суспензии диоксида циркония, стабилизированного иттрием, при обработке от 1 до 10 минут.
Результаты плазменной обработки показали, что значения pH стабилизируются после 15 минут.
Изучена рентгенограмма порошка YSZ. Определен тип и параметр решетки.
