Введение 11
1 Обзор литературы 13
1.1 Свойства и структура керамики на основе оксида алюминия 13
1.2 Формование керамических порошков 21
1.2.1 Холодное статическое одноосное прессование 23
1.2.2 Гидростатическое формование порошков 25
1.3 Спекание порошковых материалов 27
1.4 Активирование процесса спекания
1.4.1 Механическая активация порошков и механосинтез
31
33
2 Экспериментальная часть 37
2.1 Объект и методы исследования 37
2.2 Результаты проведенного исследования 43
3 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение
3.1Потенциальные потребители результатов исследования
3.2 Разработка устава НИР
3.3 Планирование и график НИР – Календарный план проекта
60
62
63
68
4 Социальная ответственность
4.1. Техногенная безопасность
4.2. Региональная безопасность
4.3 Организационные мероприятия обеспечения безопасности
4.4 Особенности законодательного регулирования проектных решений
4.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях
Объектом исследования является керамика на основе оксида
алюминия.
Цель работы – Получение плотной муллитокорундовой и корундовой
керамики и исследование ее структуры и физико-механических свойств.
В процессе исследования изучали технологические свойства
оксидных порошков, проводили их механическую активацию,
пластификацию, формовали и спекали керамические прессовки,
изготавливали микрошлифы спеченных образцов для наноиндентирования и
изучения микроструктуры.
Были определены плотность прессовок и спечённых образцов,
измерены модуль упругости, микротвердость и прочность с использованием
методики наноиндентрования, трещиностойкость методом исследования
отпечатков от пирамиды Виккерса, исследована микроструктура спеченных
образцов.
Основные конструктивные, технологические и эксплуатационные
характеристики:
Полученные в ходе исследования результаты предполагается
использовать в разработке технологических рекомендаций для производства6
изделий из муллитокорундовой и корундовой керамики конструкционного и
функционального назначения.
Степень внедрения:
Работа является поисковым исследованием, результаты которого
будут использованы для разработки жаростойких и жаропрочных
керамических материалов.
Область применения:
Химическая и авиакосмическая промышленность, машиностроение,
металлургия, электротехническая промышленность, радиоэлектроника.
Экономическая эффективность/значимость работы:
Данный проект является поисковой научной разработкой, поэтому
интегральный финансовый показатель разработки рассчитать не
представляется возможным. В целом, данный проект является
перспективным с точки зрения экономии ресурсов, поскольку в отличие от
аналогичных разработок, в проекте предполагаются меньшие затраты на
себестоимость будущей продукции за счет использования относительно
недорогих сырьевых материалов и низкоэнергозатратных технологических
методов.
Введение
Среди современных функциональных и конструкционных материалов
керамика занимает значительную долю, которая обусловлена широким
диапазоном ее физических и химических свойств. Керамика на основе оксида
алюминия устойчива к высокой температуре и агрессивной среде, является
изолятором и экологически чистым материалом. Изделия из нее могут при
необходимости подвергаться механической обработке, на них можно
наносить металлические покрытия, что существенно расширяет область ее
применения технической керамики. Преимуществами использования данного
материала в технике являются высокие характеристики прочности, твердости,
износостойкости.
В то же время корундовая керамика является хрупким материалом, ее
применению часто препятствуют сложность формирования однородной
структуры с минимальной пористостью, низкое сопротивление
распространению трещин. Поэтому для достижения высоких физикомеханических свойств керамики необходим поиск новых научнотехнологических решений и подходов к выбору исходных материалов и
разработка эффективных методов активирования процесса спекания.
Эффективным способом повышения активности исходных порошков
является их механическая активация в энергонапряженных планетарных
мельницах. Другим методом активирования процесса спекания корундовой
керамики является добавление в исходные порошки керамических порошков,
которое может приводить к образованию жидкой фазы.12
Целью работы является разработка новых методов получения
муллитокорундовой и корундовой керамики и исследование ее структуры и
физико-механических свойств.
В данной работе были исследованы структура и свойства спеченной
керамики на основе оксида алюминия. Были определены плотность
прессовок, плотность спечённых образцов, измерены модуль упругости и
микротвердость методом наноиндентирования. Для определения прочности
спеченной керамики был применен метод “Scratch Testing” с использованием
уникального прибора Nanoindenter G 200. Получены оптические фотографии
микрошлифов, подвергнутых термическому травлению в окислительной
атмосфере при температуре 1200С. В результате проведенных исследований
можно сделать следующие выводы:
1. Установлено положительное влияние добавления MgO и TiO2 в
количестве не более 1 мас. % на спекаемость и физико-механические
характеристики корундовой керамики. Введение в порошки корунда добавок
субмикронного порошка TiO2 приводит при последующем спекании к
образованию твёрдого раствора вычитания TiO2 в α-Al2O3, решётка которого
имеет повышенную диффузионную способность и активирует процесс
спекания.
2. Обращает внимание структура образца состава 95,6% Al2O3 – 0,4%
MgO – 4% TiO2, представленная крупными зернами (100 мкм). Рост зерен
при спекании керамики данного состава обусловлен добавкой 4% TiO2,
которая резко интенсифицирует рекристаллизационые процессы.
3. Добавление 5 % по массе SiO2 к Al2O3 реализует механизм
жидкофазного спекания керамики, что приводит к повышению ее плотности
и прочности до 480 МПа (табличное значение прочности при изгибе
высокоплотной корундовой керамики не превышает 400 МПа). Данный
состав соответствует муллито-корундовой керамике.
Наименьшую пористость имели спеченные образцы составов 98,6%
Al2O3 – 0,4% MgO – 1% TiO2 и 94,6 % Al2O3 – 0,4% MgO – 5% SiO2. Эти
данные коррелируют с результатами определения плотности, твердости и
прочности спеченных образцов.96
Так же при выполнении работы были рассмотрены разделы
«финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение» и
«социальная ответственность»
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
