Введение 11
1 свойства Y-TZP керамики 12
1.1 Физико-механические 12
1.2 Механизм трансформационного упрочнения 12
1.3 Стабилизация ZrO2 14
1.3.1 Легирование 14
1.3.2 Оптимизация технологии изготовления 15
1.4 Механизм гидротермальной низкотемпературной деградации 17
2 Стандарты LTD испытаний 19
2.1 Определение содержания моноклинной фазы и метод Ритвельда 20
3 Материал и методики исследования 24
3.1 Материал 24
3.2 Технология изготовления и подготовки образцов 24
3.2 LTD испытания 25
3.3 Исследования образцов 25
4 Результаты 27
4.1 Характеризация исходного порошка 27
4.2 Изготовление образцов 28
4.3 Анализ РФА 29
4.4 Анализ СЭМ 32
4.5 Сравнение результатов РФА и СЭМ 35
Выводы 36
5 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 38
5.1 Предпроектный анализ 38
5.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 38
5 .1.2 Анализ конкурентных решений 39
5.1.3 SWOT-анализ 41
5.1.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации 43
5.1.5 Методы коммерциализации результатов научно-технического исследования 44
5.2 Инициация проекта 45
5.2.1 Цели и результаты проекта 45
5.2.2 Ограничения и допущения проекта 46
5.3 Планирование управления научно-техническим проектом 46
5.3.1 Иерархическая структура работ проекта 46
5.3.2 План проекта 47
5.3.3 Бюджет научного исследования 49
5.3.4 Организационная структура проекта 53
5.3.5 План управления коммуникациями проекта 54
5.3.6 Реестр рисков проекта 54
5.4 Определение ресурсной, финансовой, бюджетной, социальной и
экономической эффективности исследования 55
5.4.1 Оценка абсолютной эффективности исследования 55
5.4.2 Оценка сравнительной эффективности исследования 60
5.5 Заключение по разделу 63
6 Социальная ответственность 66
6.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 66
6.1.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства 66
6.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны
исследователя 67
6.3 Производственная безопасность при эксплуатации 67
6.3.1 Анализ выявленных вредных и опасных производственных факторов . 68
6.3.2 Производственные факторы, связанные с электрическим током 69
6.3.3 Производственные факторы, связанные с чрезмерно высокой или
низкой температурой материальных объектов производственной среды 70
6.3.4 Производственные факторы, обладающие свойствами химического
воздействия на организм работающего человека 71
6.3.5 Производственные факторы, связанные с акустическими колебаниями в
производственной среде (повышенным уровнем и другими неблагоприятными характеристиками шума) 71
6.3.6 Производственные факторы, обладающие свойствами
психофизиологического воздействия на организм человека (активное наблюдение за ходом производственного процесса, монотонность труда, перенапряжение анализаторов) 73
6.3.7 Производственные факторы, связанные с отсутствием или недостатком
необходимого искусственного освещения 73
6.3 Экологическая безопасность 75
6.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 76
6.4.1 Анализ наиболее типичных ЧС, которые могут возникнуть в
лаборатории при проведении исследований 76
6.5 Заключение по разделу 77
Заключение 79
Список публикаций 80
Список использованных источников 81
Приложение А 87
Приложение Б 99
Керамика из диоксида циркония применяется для производства широкой номенклатуры изделий, начиная от пьезокерамики, изоляторов высоковольтных линий, коррозионно- и абразивно стойких труб, клапанов и запорной арматуры, термостойких покрытий лопаток реактивных двигателей и ракетных сопел, и заканчивая мелющими телами для фармацевтической промышленности, ден-тальными и суставными эндопротезами, а также зубными коронками [1-7]. Та¬кое распространение обусловлено уникальным сочетанием низкой химической активности и высоких прочностных характеристик [8 ].
Отличительные показатели трещиностойкости и модуля Юнга диоксида циркония являются следствием трансформационного упрочнения тетрагональ¬ной фазы [9]. Единственным недостатком ZrO2является спонтанная фазовая Т^М (тетрагонально-моноклинная) трансформация в условиях низких темпе¬ратур и повышенной влажности, в результате чего значительно деградируют механические характеристики. Для стабилизации тетрагональной фазы исполь-зуют различные оксиды редкоземельных металлов, наибольшее распростране¬ние получили составы с добавлением оксида иттрия, сокращаемые Y-TZP (от англ. yttria stabilized tetragonal zirconia polycrystal ceramic) [10].
Существующие исследования гидротермальной деградации частично стабилизированного иттрием тетрагонального диоксида циркония показывают значительные различия динамики процесса in vivoи in vitro[10,11]. Данный факт указывает на несостоятельность существующих стандартов ускоренной деградации, что значительно усложняет задачу оптимизации процесса спекания керамики.
Данная работа посвящена разработке новой методики оценки гидротермальной стойкости Y-TZP керамики. Основная идея заключается в использовании степени тетрагональности кристаллической решетки как критерия оценки гидротермальной стойкости керамики Y-TZP.
На основе результатов проведённой работы можно заключить следующее:
1. Непродолжительное спекание порошка Y-TZP при температурах выше 1400 °С позволяет получать более плотную керамику с меньшим размером зерна и лучшим сопротивлением к LTD. Данные результаты представляют большой интерес, т.к. противоречат устоявшемуся промышленному технологическому процессу.
2. Применение метода SPS является многообещающей технологией для промышленного производства сверхстойкой Y-TZP керамики.
3. Параметр степени тетрагональности даёт значительно больше информации о стойкости Y-TZP керамики к LTD по сравнению со значением размера зерен.
Разработанная методика может быть применена на существующих производствах для упрощения процесса оптимизации технологических параметров изготовления Y-TZP керамики.
В дальнейшем планируется изучить влияние других легирующих эле-ментов на степень тетрагональности, а так же зависимость параметра c/aна механические свойства керамики.
