Реферат
ВВЕДЕНИЕ 6
ГЛАВА 1. ПОЛУЧЕНИЕ ВОЛЬФРАМАТА ЦИРКОНИЯ 8
1.1 Синтез 8
1.2 Твердофазная реакция 8
1.3 Мягкая химическая технология 11
1.4 Золь-гель 11
1.5 Метод осаждения 12
1.6 Осаждение с последующим гидротермальным старением 13
1.7 Ударно-волновой и кумулятивный синтез 15
ГЛАВА 2. КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ZrW2O8 И ФАЗОВЫЕ
ПЕРЕХОДЫ 18
ГЛАВА 3.КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ
ZrW2O8 22
3.1. Металл - ZrW2O8 22
3.2. Керамика - ZrW2O8 24
3.3 Полимер - ZrW2O8 26
ГЛАВА 4.МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ 27
4.1 Исходные материалы 27
4.2 Механическая активация в планетарной мельнице 28
4.3 Одноосное прессование 30
4.4 Синтез вольфрамата циркония 31
4.5 Рентгенофазовый анализ ZrW2O8 31
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ВОЛЬФРАМАТА
ЦИРКОНИЯ ПРИ НАГРЕВЕ 33
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 37
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 38
На сегодняшний день исследование и получение новых высокотехнологичных материалов с уникальными свойствами является одним из важных направлений материаловедения и инженерно-исследовательских специальностей, в их основе лежит проявление необычных физических, химических и механических свойств. Композиция таких материалов с уже известными и хорошо изученными может привести к значительному улучшению свойств последнего, а в некоторых случаях - к появлению свойств не характерных для компонентов нового материала в отдельности.
Развитие современных технологий требует создания новых конструкционных материалов, достаточно дешевых и с высокими прочностными характеристиками. Основные механизмы упрочнения достаточно хорошо изучены и широко внедрены в производство. В современных композиционных материалах (КМ) чаще всего используется различные комбинации таких механизмов.
Однако в настоящее время традиционные пути повышения механических характеристик материалов, в основном, исчерпаны. Поэтому разработка альтернативных методов упрочнения является актуальной задачей исследования. Легирование металлов дисперсными частицами, обладающими аномальными тепловыми свойствами, позволит реализовать новый механизм упрочнения за счет разницы коэффициентов теплового расширения матрицы и упрочнителя.
Одним из важных свойств материала является его термическое расширение, характеризуемое коэффициентом теплового расширения (КТР). Для большинства материалов тепловое расширение является положительным, что означает относительное увеличение его линейных размеров и объема при нагревании. Но существуют материалы, которые благодаря особым механизмам их поведения при нагревании сжимаются. В последние десятилетия были исследованы несколько семейств. Сжатие таких материалов небольшое, анизотропное и проявляется в небольших температурных интервалах. В связи с этим вольфрамат циркония ZrW2O8 - перспективный материал в нанокерамике, благодаря изотропному отрицательному КТР а = -8.6*10-6 С-1 по литературным данным, в широком температурном диапазоне от -273 до 770оС. Ранее было исследовано, что методы получения, продолжительность механической активации, повышение температуры, время выдержки материала, влияют на структуру и свойства материалов. Вольфрамат циркония получают различными методами такими как - твердофазной реакцией, гидротермальным синтезом, методами «мягкой» химии, к которым относятся золь - гель метод, а также химическим осаждением. Твердофазная реакция, протекает между веществами- источниками вольфрама и циркония.
Основное применение вольфрамат циркония является - получение материалов с уникальным комплексом свойств, так называемых материалы нового поколения. Практическое использование материалов, содержащих ZrW2O8, подразумевает продолжительную работу в широком диапазоне температур и различных условий воздействия. На конечные свойства композитов так же будет влиять аномальное тепловое поведение. Введение в материал дисперсных частиц ZrW2O8, приведет к его упрочнению, благодаря возникающим внутренним сжимающим напряжениям на границе раздела фаз за счет разницы КТР исходных компонентов. Наличие в структуре жестко связанных между собой октаэдров ZrOe и тетраэдров WO4 объясняет природу уникального поведения материала, которые с повышением температуры поворачиваются относительно друг друга, инициируя сжатие материала. Вольфрамат циркония находит применение в технологии получения материалов нового поколения с уникальным комплексом свойств Основными требованиями, предъявляемыми к таким материалам, продолжительная работа в экстремальных условиях и высокая прочность. Практическое использование материалов, содержащих вольфрамат циркония, подразумевает продолжительную работу в различных условиях, в том числе под действием температуры.
Ключевые слова: Вольфрамат циркония, твердофазная реакция, механическая обработка, коэффициент теплового расширения, фазовый переход.
Были подготовлены смеси порошков WO3 - ZrO2 в стехиометрическом соотношении 2:1. Одна молекула циркония Zr и две молекулы вольфрама W2, что соответствует соединению вольфрамата циркония ZrW2O8. Производилось смешивание порошков.
Была проведена механическая активация смесей в планетарной мельнице. Компоненты порошковой смеси были измельчены и смешаны, происходило тонкое и сверхтонкое измельчение.
Проводилась твердофазная реакция между диоксидом циркония и оксидом вольфрама. Твердофазная реакция протекала при температуре Т=1100°О, с выдержкой и с последующей закалкой, для, формированию метастабильного состояния ZrW2O8.
ZrW2O8 в температурном интервале от 0-200°С демонстрировал, отрицательное тепловое расширение с КТР а=-9.34*10-6. При температуре 200°С КТР вольфрамата циркония увеличился до а=-2*10-6, что свидетельствовало о фазовом переходе а->0. При температуре 450°С началось разложение ZrW2O8 на составляющие оксиды. Для получения более чистого вольфрамата циркония требуются изменения условий проведения синтеза.
