Физико-химические и технологические основы синтеза УДП ZrO2 и получение из них композиционных материалов и покрытий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.06, кандидат технических наук Малочкин, Олег Викторович

• Малочкин, Олег Викторович
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Малочкин, Олег Викторович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. Аналитический обзор литературы.

1.1. Введение.

1.2. Диоксид циркония: структура и свойства.

1.3. Методы получения ультрадисперсных порошков и их свойства.

1.4. Физико-химические закономерности золь-гель синтеза.

1.5. Прессование и спекание в технологии порошковых тугоплавких материалов.

1.6. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС): физико-химические и технологические основы.

1.6.1.Общая характеристика СВС-процесса.

1.6.2. Закономерности и механизмы горения в безгазовых системах.

1.6.3. Технологические основы силового СВС-компактирования.

1.6.4. Структурообразование продуктов СВС.

ГЛАВА 2. Материалы и методы исследования.

2.1. Материалы исследования.

2.2. Методы исследования.

2.2.1. Определение технологических и физических свойств исходных порошков.

2.2.2. Структурные исследования компактных образцов композиционных керамических материалов.

2.2.3. Методика проведения СВС.

ГЛАВА 3. Физико-химические характеристики порошков, стабилизированного диоксида циркония полученных золь-гель методом.

3.1. Золь-гель синтез стабилизированного диоксида циркония.

3.2. Кинетика выделения циркония из раствора при золь-гель синтезе диоксида циркония, стабилизированного оксидом иттербия.

3.3. Термообработка стабилизированного диоксида циркония.

ГЛАВА 4. Исследование закономерностей процесса прессования нанодисперсных порошков стабилизированного диоксида циркония.

ГЛАВА 5. Исследование процесса спекания нанодисперсных порошков стабилизированного диоксида циркония.

5.1. Влияние состава, времени изотермической выдержки и температуры на механические свойства керамического материала на основе стабилизированного оксида циркония.

5.1.1. Зависимость механических свойств керамического материала от содержания оксида иттербия.

5.1.2. Зависимость механических свойств керамического материала системы ZrC^-Yl^Cb от времени изотермической выдержки.

5.1.3. Температурные зависимости прочности и трещиностойкости керамического материала Zr02-2% Yb203.

ГЛАВА 6. Исследование влияния нанодобавки на структурообразование и свойства сплава СТИМ-ЗБ.

6.1. Расчет адиабатических температур горения смесей Ti-Cr-C-Ni-Zr02.

6.2. Использование нанокристаллического порошка Zr в производстве сплава СТИМ-ЗБ на основе карбидов титана и хрома.

6.3. Перспективы применения сплава СТИМЗБ, модифицированного нанокристаллическим порошком Zr02, в технологии электроискрового легирования.

ГЛАВА 7. Результаты испытаний образцов, разработанного состава.

7.1. Сравнительные трибологические испытания керамических образцов системы ZrC>2 - 2%УЬгОз (сплав ОЦ-1) и эталонных образцов керамического материала на основе оксида алюминия (ЦМ-332).

7.2 Сравнительные испытания режущих свойств керамического материала на основе стабилизированного диоксида циркония (сплав ОЦ-1).

7.3. Сравнительные испытания волок на основе стабилизированного диоксида циркония (сплав ОЦ-1).

7.4. Сравнительные испытания опытной партии электродных материалов, полученных методом СВС с использованием нанокристалического порошка стабилизированного Zr02.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Физико-химические и технологические основы синтеза УДП ZrO2 и получение из них композиционных материалов и покрытий»

Перспективы развития различных отраслей современного машиностроения зависят от уровня разработки и внедрения новых керамических конструкционных материалов со специальными свойствами, которые могли бы обеспечивать необходимую эксплуатационную надежность деталей конструкций и характеризоваться комплексом заданных свойств при высоких температурах, в том числе высокими величинами твердости и износостойкости, прочности и жаропрочности, устойчивостью к окислению. В основе получения технической керамики, базирующейся на тонкой химической технологии, лежат процессы синтеза сырья высокой чистоты, формирования структуры и нетрадиционные для обычной керамики процессы консолидации порошков.

Проблема механических свойств является одной из ключевых в общей проблеме технической керамики, поскольку тугоплавким неметаллическим соединениям присущ общий недостаток - их хрупкость в широком диапазоне температур. Усилия исследователей в основном направлены на преодоление этого недостатка, посредством разработки принципов структурного конструирования для повышения сопротивления хрупкому разрушению. При этом исследователи исходят из представлений о неразрывности взаимосвязи всех элементов последовательности: технология - структура - механические свойства - эксплуатационные характеристики.

В связи с этим в последние годы наблюдается повышенный интерес исследователей к изучению ультрадисперсных порошков (УДП) на основе стабилизированного диоксида циркония. Это обусловлено, как необходимостью расширения существующих представлений о строении и свойствах данных материалов, так и перспективностью их использования для качественно новых приложений в различных отраслях промышленности. Следует отметить, что, несмотря на интенсивное изучение, структура и фазовый состав ультрадисперсных порошков, особенно полученных в сильно неравновесных условиях, изучены недостаточно.

В настоящее время актуальной становится разработка такой технологии получения ультрадисперсных порошков, которая позволила бы регулировать структуру и свойства получаемых материалов. Однако большой интерес также представляет не только целенаправленный синтез данных порошков, но и поиск эффективных областей их применения в промышленности, например, в качестве исходных реагентов и модифицирующих добавок для повышения служебных характеристик электродных материалов из синтетических твердых инструментальных материалов марки СТИМ, полученных методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС).

Перевод материалов в ультрадисперсное состояние, в котором геометрические размеры вещества соизмеримы с тем или иным характерным масштабом физического явления, приводит к качественному изменению их свойств.

В последние годы проведены значительные исследования ультрадисперсных сред, представляющих собой макроскопические ансамбли частиц, размер которых менее 0,1 мкм. Характеристики ультрадисперсных сред определяются как свойствами самих малых частиц, так и особенностями их взаимодействия. Разнообразие уникальных свойств ультрадисперсных порошков обуславливает различные области их применения. В связи с этим разработка методов получения УДП стабилизированного диоксида циркония и технологии керамических материалов на его основе, а также установление корреляции между размерами частиц порошка и эксплуатационными характеристиками материала является актуальной задачей.

Керамические изделия, полученные с применением УДП, обладают

1 ¡г\ повышенными свойствами (Кю = 9-15 МПахм , стюг. = 500-800 МПа), чем из

1 Ю более крупных порошков (Кю = 5-10 МПахм , огИЗг. = 300-600 МПа).

Одним из перспективных методов получения композиционных керамических материалов с повышенными свойствами является самораспространяющийся высокотемпературный синтез. Преимущества метода СВС перед существующими промышленными способами получения неорганических материалов состоит в том, что не требуется дорогостоящего оборудования и внешних нагревательных устройств. Процесс протекает с высокой скоростью, а высокие температуры приводит к самоочистке продуктов от адсорбированных газов и легкоплавких примесей и т.д.

В связи с выше изложенным целью настоящей работы явилось:

-исследование физико-химических основ золь-гель метода и разработка технологических условий производства порошковых нанокристаллических композиционных материалов на основе ультрадисперсного диоксида циркония, стабилизированного оксидом иттербия, с узким фракционным распределением, обладающего сочетанием повышенных механических свойств;

-создание по технологии силового СВС - компактирования новых электродных композиционных материалов, модифицированных нанодисперсным стабилизированным диоксидом циркония, а также применение и промышленное опробование данных материалов в технологии электроискрового легирования (ЭИЛ) для создания износостойких покрытий.

В работе решались следующие основные задачи:

- исследование влияния времени гелирования на средний размер частиц и кинетику фазообразования в ходе золь-гель синтеза частиц стабилизированного диоксида циркония;

- изучение влияния стабилизатора (оксида иттербия) на фазовый состав и дисперсность порошка диоксида циркония;

- исследование кинетики выделения циркония из раствора при золь-гель синтезе;

- оптимизация технологических параметров процессов прессования и спекания ультрадисперсного стабилизированного диоксида циркония; исследование влияния добавки ультрадисперсных порошков стабилизированного диоксида циркония на структуру и свойства сплава СТИМ-ЗБ, полученного методом СВС;

- исследование структуры и свойств покрытий, полученных методом электроискрового легирования с использованием новых электродных СВС-материалов, модифицированных нанокристаллическим стабилизированным диоксидом циркония; поиск оптимальных технологических режимов изготовления композиционных керамических материалов и нанесения покрытий.

В результате проведенных в данной работе исследований были получены следующие научные результаты:

Развиты представления о кинетике выделения циркония из раствора при золь-гель синтезе и предложена математическая модель данного процесса, позволяющая предположить закономерности кристаллизации частиц порошка стабилизированного диоксида циркония. Исследована кинетика фазообразования в ходе золь-гель синтеза частиц стабилизированного диоксида циркония с различным содержанием оксида иттербия и установлено влияние времени гелирования на средний размер частиц. Создана математическая модель, позволяющая рассчитывать плотность прессовок из ультрадисперсных порошков с различной продолжительностью гелирования и оптимизировать параметры процессов прессования и спекания. Выполнены комплексные исследования физических и механических свойств композиционного материала на основе ультрадисперсного оксида циркония, позволившие определить оптимальное содержание стабилизирующей добавки оксида иттербия, которое оказалось равным 2 мол.%. Установлены ранее неизвестные закономерности фазообразования в процессе золь-гель синтеза и последующей термообработке в системе 2гС>2-УЬ20з в процессе кристаллизации. Выдвинуто и научно обосновано положение о том, что введение добавки нанокристаллического порошка стабилизированного диоксида циркония уменьшает скорость и температуру горения при СВС-процессе, приводит к модифицированию структуры СВС-материала и повышению его свойств. Установлены закономерности структурообразования покрытий, полученных методом электроискрового легирования с использованием новых электродных СВС-материалов, модифицированных нанокристаллическим стабилизированным диоксидом циркония.

Научные положения работы позволили разработать технологию получения композиционного материала и покрытий на основе ультрадисперсного диоксида циркония с высокими физико-механическими свойствами.

Практическая значимость. Полученные в диссертационной работе результаты и сформулированные на их основе выводы расширяют представление о природе процессов получения нанодисперсных порошков и могут служить основой разработки физико-химически обоснованных рекомендаций выбора технологических режимов синтеза УДП с целью получения оптимальных свойств порошков, материалов на их основе и покрытий. Разработаны технология и составы композиционных материалов и покрытий на основе ультрадисперсного порошка стабилизированного диоксида циркония, составы электродных СВС-материалов, модифицированных нанокристаллическим стабилизированным диоксидом циркония: На защиту выносятся следующие основные положения: -установленные оптимальные технологические параметры золь-гель синтеза порошков ультрадисперсного стабилизированного диоксида циркония с узким фрикционным распределением;

-технологические условия и схема получения высокоплотных материалов из УДП методами прессования и спекания;

-технологические условия и схема получения методом СВС новых электродных материалов для электроискрового легирования и покрытий на их основе;

-результаты исследования структуры и механических свойств разработанных композиционных материалов и покрытий;

-результаты испытаний образцов разработанных составов, обосновывающие возможность использования композиционного материала и покрытий в условиях воздействия высоких температур и агрессивных сред.

Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, главы материалы и методики, 5 экспериментальных глав, выводов, списка используемой литературы и приложений.

Заключение диссертации по теме «Порошковая металлургия и композиционные материалы», Малочкин, Олег Викторович

выводы

1. Изучено влияния времени гелирования на средний размер частиц и кинетику фазообразования в ходе золь-гель синтеза частиц стабилизированного диоксида циркония, при различном содержании оксида иттербия.

2. Изучена кинетика выделения циркония из раствора при золь-гель синтезе. Получена математическая модель данного процесса, позволяющая предположить, что центры криссталлизации частиц порошка стабилизированного диоксида циркония образуются в одну стадию и имеют два направления эффективного роста.

3. Оптимизированы технологические параметры процессов прессования и спекания ультрадисперсного стабилизированного диоксида циркония, создана математическая модель, позволяющая рассчитывать плотность прессовок из порошков стабилизированного диоксида циркония с различной продолжительностью гелирования, достигаемую при любом л заданном давлении в интервале 0 - 2,5 т/см .

4. Установлено оптимальное содержание стабилизирующей добавки оксида иттербия)-2 мол. %, соответствующее максимальным значениям

1/2 прочности (923 МПа), трещиностойкость (13,3 МПахм ) и твердости по Виккерсу (16,7 ГПа).

5. Исследована температурная зависимость прочности и трещиностойкости композиционного материала оптимального состава: установлено монотонное снижение прочности и трещиностойкости с повышением температуры.

6. Установлено влияние добавки нанокристаллического порошка стабилизированного диоксида циркония на структуру и свойства сплава СТИМ-ЗБ, полученного методом СВС. Показано уменьшение скорости и температуры горения при введении в шихту небольших количеств Zr02.

7. Выявлено, что добавка нанокристаллического стабилизированного диоксида циркония приводит к модифицированию (измельчению) структуры СВС - материала в 2-4 раза. Введение добавки незначительно

191 изменяет фазовый состав продукта синтеза, заметно повышая при этом физико-механические свойства СВС - материалов.

8. Исследованы структура и свойства покрытий, полученных методом электроискрового легирования с использованием новых электродных СВС - материалов, модифицированных нанокристаллическим стабилизированным диоксидом циркония. Выявлено, что введение нанокристаллической добавки Zт02 в количестве 10% в электродный материал увеличивает микротвердость, сплошность и равномерность ЭИЛ-покрытий и уменьшает скорость износа.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Малочкин, Олег Викторович, 2000 год

1. Dietzel A., Tober Н. High temperature reactions of zirconium oxide and twenty nine systems with zirconium oxides// Ber. Dt. Keram. Ges., 1953, Bd.30, №47, p.71.

2. Ваип W.L. Phase transformation at high temperature in hafiiia and zirconia.// Science, 1963, v. 140, p. 1330-1331.

3. Боганов А.Г., Руденко B.C., Макаров Л.П. Рентгенографическое исследование двуокиси циркония и гафния при температурах до 2750°С.// Докл. АН СССР, 1965, т.160, №5, с.1065-1068.

4. Murray P., Allison Е. Monoclinic tetragonal transition in zirconia.// Trans. Brit. Ceram. Soc., 1960, v.43, p.254-255.

5. Стрекаловский B.H., Полежаев Ю,М., Пальгуев С.Ф. Оксиды с примесной разупорядоченностью: состав, структура, фазовые превращения.// Наука, 1987,153 с.

6. Heuer А.И. Fracture-tough ceramics: the use of martensitic toughening in Zr02-containing ceramics.// Front. Mater. Technol. Amsterdam, Elsevier, 1985, p. 264278.

7. Hannink R. Significance of microstructure in transformation toughening zirconia ceramics //Mater. Forum, 1988, v.ll, p. 43-60.

8. Gurtis O.E., Doney L.M., Johnson J.R. High temperature transition in Zr02.// Journ. Amer. Ceram. Soc., 1954, v.37, №10, p.458-460.

9. Mupton F.A., Roy R. Low temperature equilibria among Zr02, Th02 and U02.// Journ. Amer. Ceram. Soc., 1960, v.43, p.234-235.

10. П.Сухаревский Б.Я., Алапин Б.Г., Гавриш A.M. Кинетика и механизм полиморфного превращения двуокиси циркония.// Изв. АН СССР, Неорган. Материалы, 1965, т.1, №9, с.1537-1544.

11. Bansal G.K., Heuer A.H. On a martensitic phase transforaiation in sirconia.// Acta metal, 1974, v.22, №4, p.409-417.

12. Сухаревский Б.Я., Гавриш A.M., Алапин Б.Г. Полиморфное превращение Zr02.// Тр. Укр. НИИ огнеупоров, 1968, вып.9, с.5-28.

13. Ono A. Polymorphism of zirconia.// Miner. J., 1973, v.7, p.228-230.

14. Euljan S.T., McKinstry H.A., Stubican V.S. Studies of the monoclinic-tetragonal transition in Zr02.//Joum. Amer. Ceram. Soc., 1976, v.59, №7/9, p.351-354.

15. Wolten G.M. Direct high temperature single crystal observation of orientation relationship in zirconia phase transformation.// Acta crystallogr., 1964, v. 17, p.753-765.

16. Сухаревский Б.Я., Вишневский И.И. О кинетике полиморфного превращения ZrO2.// Докл. АН СССР, 1962, т. 147, №4, с.882-886.

17. Харитонов Ф.Я., Сурков М.Е. Твердые растворы в системе Zr02-Hf02.//Tp. Всесоюз. н,- и. и проект, ин-та электрокерамики, 1972, вып.12, с.210-214.

18. Гавриш A.M., Сухаревский Б.Я., Зоз Е.И. Осевое термическое расширение твердых растворов в системе Zr02-Hf02.// Докл. АН СССР, 1971, т. 199, №4, с.880-882.

19. Филатов С.К., Франк-Каменцкий В.А. Структурные особенности кубической фазы ZrO2.// Кристаллография, 1969, т. 14, №3, с.865-871.

20. Lang S.M. Anisotropic thermal expansion a-ZrO2.// Joum. Amer. Ceram. Soc., 1964, v.47, p.641-642.

21. Matti H., Gokhale K., Subbarao E. Kinetic transformation of ZrO2.// High Temp. Mater. Proc. Symp. Mater. Sci. Res. Hyderabad, 1972, v.l, p.353-363.

22. Matti H., Gokhale K., Subbarao E. Kinetics and burst phenomena in Zr02 transformation// Journ. Amer. Ceram. Soc., 1972, v.55, №6, p.317-321.

23. Yoshida H., Suzuki H. Phase transition Zr02.//Journ. Ceram. Soc. Jap., 1971, v.79, p.282-256.

24. Vahldiek F., Robinson L., Lynch C. Phase transformation of Zr02: influence of pressure and temperature.// Journ. Chem. and Eng. Data, 1962, v.7, p.479-482.

25. Lange F.F. Transformation toughening. Size effects associated with the thermodynamics of constrained transformation.// J. Mater. Sci., 1982, v.17, №1, p. 225-234.

26. Морохов И.Д., Трусов JI.И., Лаповок В.Н. Физические явления в ультрадисперсных металлических средах//М., Энергоатомиздат, 1984, 224 с.

27. Wronski C.R. The size dependence of the melting point of small particles of tin. // Brit. J. Appl. Phys., 1967, v.18, №12, p.1731-1737.

28. Skripov V.P., Koverda V.P., Skokov V.N. Size effect on melting of small particles.//Phys. Stat. Sol., 1981, v.66, №1, p.109-118.

29. Коверда В.П., Скоков В.Н., Скрипов В.П. Плавление маленьких частиц олова.//Кристаллография, 1980, т.25, вып.5, с. 1024-1029.

30. Жданов Г.С. Кинетика фазового перехода в тонких пленках ртути и олова.// ФТТ, 1976, т.18, вып.5, с. 1415-1418.

31. Жданов Г.С. Кинетика плавления и кристаллизация островных металлических пленок.// Изв. АН СССР, сер. физ., 1977, т.41, вып.5, с. 10041008.

32. Zhou Y., Harmelin М., Bigot J. Martensitic transformation in ultrafine Fe-Ni powders.//Mater. Sci. and Eng. A., 1990, v.124, №2, p.241-249.

33. Gandopadyay S., Hadjipananis G., Sovensen C. Magnetic hysteresis and Mossbaner studies in ultrafine iron particles.// J. Appl. Phys., 1990, v.67, №9, p.4487-4489.

34. Gunther В., Kumpmann A. Ultrafine oxide powders prepared by inter gas evaporation.//Nanostructured Materials, 1992, v.l, №1, p.27-30.

35. Морохов И.Д., Трусов Л.И., Чижик С.П. Ультрадисперсные металлические среды//М., Атомиздат, 1977, 264 с.

36. Пархоменко В.Д., Сорока П.И., Краснокутский Ю.И. Плазмохимические методы получения порошкообразных веществ и их свойства.// Ж. Всес. хим. о-ва им. Д.И. Менделеева, 1991, т.36, №2, с.161-166.

37. Girardin D., Maurer М. Ultrafine metallic powders prepared by high pressure plasma: synthesis and characterization.// Mater. Res. Bull., 1990, v.25, №1, p.l 19127.

38. Третьяков Ю.Д., Олейников H.H., Можаев А.П. Основы криохимической технологии.//Высшая школа, 1987, 143 с.

39. Алексеев А.Ф., Дякин В.В., Палеха К.К. Некоторые особенности получения ультрадисперсных порошков оксидов меди и иттрия криохимическим способом.// Порошковая металлургия, 1990, №1, с.1-4.

40. Лопато Л.М., Дудник Е.В., Зайцев З.А. Применение криохимического метода для получения порошков в системе Al203-Zr02-Mg0.// Порошковая металлургия, 1992, №6, с.51-53.

41. Олейников Н.Н., Першин В.И., Третьяков Ю.Д. Физико-химические основы криохимического метода синтеза керамики.// Доклады V Межотрасл. конф., 1975, с. 192-193.

42. Яковская М.И., Туревская Е.П., Рогова Т.В. Формирование ультрадисперсных окисных систем при гидролизе алкоголятов металлов.// Сб. Физикохимия ультрадисперсных сред, 1987, с. 127-132.

43. Рябых С.М., Сидорин Ю.Ю., Образование и свойства ультрадисперсных частиц металла при разложении азидов тяжелых металлов.// Сб. Физикохимия ультрадисперсных сред, 1987, с. 12-19.

44. Sakka Y. Reduction and sintering of ultrafine copper powders.// J. Mater. Sci. Let., 1989, №8, p.273-276.

45. Hayashi K., Kihara H. Densification and grain growth of iron and copper ultrafine powders during sintering.// J. Japan Inst. Metals, 1986, v.50, №12, p.1089-1094.

46. Чалый В.П. Гидроокиси металлов.// Наукова думка, 1972, 154 с.

47. Зайцев JI.M. О гидроокисях циркония.// Ж. неорг. химия, 1966, т.11, вып.7, с. 1684-1692.

48. КеагВ. Advanced metals.// Sci. Amer., 1986, v.255, №4, p. 137-145.

49. Werner W. Funktionalle hochleistugskeramiken.// Mikroelektronik, 1990, v.4, №3, p.15-16.

50. Литвинов B.C., Каракишев С.Д., Овчинников В.В. Ядерная гамма -резонансная спектроскопия сплавов.// Металлургия, 1982, с. 6-16.

51. Cannon W.R.// J. A. Ceramic Society, 1982, №65, р.324-325.

52. Jacquemijns J., Put P. Vapour phase synthesis of ultrafine silicon nitride powders.// High Temp.-High Pressures, 1988, v.20, №1, p.31-34.

53. Garvie R.C. Critical size efects in alumina-zirconia alloys. // Adv. Ceram., 1988, v.24, p.55-69.

54. Garvie R.C., Goss M.F. Intrinsic size dependence of the phase transformation temperature in zirconia microcrystals. // J. Mater. Sci., 1986, №4, p. 1253-1257.

55. Li M., Chi Z. Transformation from a metastable tetragonal structure into monoclinic structure in zirconia powders. // Adv. Ceram., 1988, v.24, p.243-250.

56. Osendi M. I., Moya J.S., Soria J. Metastability of tetragonal zirconia powders. // J. Amer. Ceram. Soc., 1985, v.68, №3, p.135-139.

57. Tani G.F. Hydrothermal synthesis and crystallization of zirconia. // J. Amer. Ceram. Soc., 1983, v.66, №1, p.11-14.

58. Николас Г., Пригожин И.П. Самоорганизация в неравновесных системах от диссинативных структур к упорядочности через флуктуации. // Мир, 1979, 344 с.

59. Бацанов С.С., Гурьев Д.И., Коапнева Л.И. Взрывной синтез кубического оксида циркония. // Физ. горения и взрыва, 1988, т.24, №4, с.132- 133.

60. Zhang S.C., Messing G. L., Borden M.N. Synthesis of solid, spherical zirconia particles by spray pyrolysis. // J. Amer. ceram. Soc., 1990, v.73, №1, p.61-67.

61. Nielsen A. E. Kinetics of precipitation.// MacMillan, 1964, p. 16-31.

62. Жаркова Н.Я., Мартыненко Л.И., Гаврищук Е.М., Губин A.M., Дзюбенко Н.Г., Шляхтин О.А. Получение покрытий оксида циркония путем газофазного напыления.//Высокочист, вещества, 1993, №1, с. 81-85.

63. Brinker C.J., Hurd A.J., Schunk P.R., Fiye G.C., Ashley C.S. Review of sol-gel thin film formation.// J. Non-Cryst. Solids, 1992, v.147-148, p.424-436.

64. Schmidt H.K. Chemistry of material preparation by sol-gel process. // J. Non-Cryst. Solids, 1988, v.100, №1-3, p.51-64.

65. Dayal R., Gokhale N.M., Sharma S.C. Sol-gel characterization of zirconia and yttria stabilized zirconia powders. // Trans. Ind. Ceram. Soc., 1989, v.48, №4, p.58-62.

66. Tokudome K., Yamaguchi T. Effect of solvation on the hydrolysis and properties of precipitates. // Adv. Ceram., 1988, v.24, p.159-165.

67. Segal D.L. Sol-gel processing: routes to oxide ceramics using colloidal dispersions of hydrous oxides and alkoxide intermediates. // J. Non-Cryst. Solids, 1984, v.63, p.183-191.

68. Mazdiyasni K.S. Chemical synthesis of single and mixed phase oxide ceramics. //Mat. Res. Soc. Symp. Proc., 1984, v.32, p.175-186.

69. Tu G.F., Sui Z.T., Huang Q., Wang C.Z. Sol-gel processed Y-PSZ Ceramics with 5 wt % A1203. // J. Am. Ceram. Soc., 1992, v.75, №4, p.1032-1034.

70. Gugliemi M., Carturan G. Precursors for sol-gel preparations.// J. Non-Cryst. Solids, 1988, v.100, №1-3, p.16-30.

71. Guinebretiere R., Dauger A., Lecomte A., Vesteghem H. Tetragonal zirconia powders from the zirconium n-propoxide-acetylacetone-water-isopropanol system.// J. Non-Cryst.Solids, 1992, v.147-148, p.542-547.

72. Colomban P., Bruneton E. Influence of hydrolysis conditions on crystallization, phase transitions and sintering of zirconia gels prepared by alkoxide hydrolysis.// J. Non-Cryst. Solids, 1992, v.147-148, p.201-205.

73. Debsikdar J.C. Transperent zirconia gel-monolith from zirconium alkoxides. // J. Non-Cryst. Solids, 1986, v.86, №3, p.231-240.

74. Ulrich D.R. Prospects of sol-gel processes.// J. Non-Cryst. Solids, 1988, v.100, №1-3, p.174-193.

75. Marshall D.B., Lange F.F., Morgan P.D. High-strength zirconia fibers.// J. Am. Ceram. Soc., 1987, v.70, №8, p.187-188.

76. Kundu D., Ganguli D. Monolithic zirconia gels from metal-organic solutions.// J. Mater. Sci. Lett., 1986, v.5, №3, p.293-295.

77. Yoshimatsu H., Yabuki Т., Kawasaki H. Properties of Zr02 -AI2O3 composite powders prepared from Zr-Al metallo-organic compounds.// J. Non-Cryst. Solids, 1988, v.100, №1-3, p.413-417.

78. Maleto M.I., Solovjeva L.I., Turevskaya E.P., Vorotilov K.A., Yanovskaya M.I.Alkoxy-derived Y203 -stabilized Zr20 thin films.// Thin. Solid Films, 1994, v.249, №1, p. 1-5.

79. Pierre A. Sol-gel processing of ceramic powders.// Cer. Bull., 1991, v.70, №8, p.1281-1288.

80. Bradley D.C., Mehotra R.C., Gaur D.P. Metal alkoxides.// Academic Press, 1978, 333 p.

81. La Mer W., Dinegar R. Theory, production and mechanism of formation of monodispersed hydrosols.// J. Am. Chem. Soc., 1950, v.72, p. 4847-4854.

82. Livage J., Henry M., Sanchez C. Sol-gel chemistry of transition metal oxides.// Prog. Solid State Chem., 1988, v.18, p.259-341.

83. Roy R. Gel route to homogeneous glass preparation.// J. Am. Ceram. Soc., 1969, v.52, p.344-345.

84. Коршак B.B., Виноградова C.B. Равновесная поликонденсация.// Наука, 1968, 222 с.

85. Коршак В.В., Виноградова С.В. Неравновесная поликонденсация.// Наука, 1972, 303 с.

86. Цветков В.И., Эспин В.Е., Френкель С.Я. Структура макромолекул в растворах.// Наука, 1964, 280 с.

87. Цветков В.И. Новейшие методы исследования полимеров.// Мир, 1966, 360 с.

88. Shi J.L., Gao J.H., Lin Z.X. Effect of agglomerates in Zr02 powder compacts on microstructural development. // J. Mater. Sci., 1993, v.28, №3, p.342-348.

89. Lopez-Quintela M.A., Rivas J. Chemical reactions in microemulsions: a powerful method to obtain ultrafine particles.// J. Colloid Interface Sci., 1993, v. 158, №2, p .446-451.

90. Shyu L.J., Cambria F.M. Emulsion precipitation and characterization of zirconia.// Mater Res. Soc. Symp. Proc., 1990, v.180, p.837-841.

91. Collins I.R., Taylor S.E. Non-aqueous thermal decomposition route to colloidal inorganic oxides. // J. Mater. Chem., 1992, v.2, №12, p.1277-1281.

92. Mercera P.D, Van Ommen J.G., Doesburg E.M., Burggraaf A.J., Ross J.R. Influence of ethanol washing of the hydrous precursor on the textural and structural properties of zirconia.// J. Mater. Sci., 1992, v.27, №18, p.4890-4898.

93. Baes C., Mesmer R. The hydrolysis of cations.// Wiley, 1976, 226 p.

94. Matijevic E. Monodispersed colloidal metal oxides, sulfides and phosphates.// Ultrastructure Processing of Ceramics, Glasses and Composites, 1984, p. 334-352.

95. Van Santen R.A. The Ostwald step rule.// J. Phys. Chem., 1984, v.88, №22, p.5768-5769.

96. Wu F.C., Yu S.C. Effects of H2SO4 on the crystallization and phase transformation of zirconia powder in the precipitation processes.// J. Mater. Sci., 1990, v.25, №2, p.970-976.

97. Jada S.S., Peletis N.G. Study of pH influence on phase composition and mean crystallite size of pure zirconia.// J. Mater. Sci. Lett., 1989, v.8, №2, p.243-246.

98. Chaumont D., Craievich A., Zarzycki J. A SAXS study of the formation of Zr02 sols and gels. // J. Non-Cryst. Solids., 1992, v.147-148, p.127-134.

99. Deliso E.M., Cannon W.R., Rao A.S. Dispersion of alumina-zirconia powder suspension.// Adv. Ceram., 1988, v.24, p.335-341.

100. Ильичева A.A., Оленин А.Ю., Подзорова Л.И., Шевченко В .Я., Лазарев В.Б. Влияние поверхностно активных веществ на агломерацию и структуру стабилизированного оксида циркония, полученного золь-гель методом.// Неорг. Матер., 1996, т.32, №7, с.833-837.

101. Скороход В.В. Порошковые материалы на основе тугоплавких металлов и соединений.//Техника, 1982, 168 с.

102. Андреева Н.В., Радомысельский И.Д., Щербань Н.И. Исследование уплотняемости порошков.//Порошковая металлургия, 1975, №6, с. 32-42.

103. Зелекман А.И., Меерсон Г.А. Металлургия редких металлов.//Металлургия, 1973, 607 с.

104. Dynys F.W., Halloran J.W.// J. Amer. Ceram. Soc., 1983, V. 66, № 9, p. 655659.

105. Ciftcioglu M. C., Akinc M., Burkhart L. // Amer. Ceram. Soc. Bull., 1986, V. 65, №12, p. 1591-1596.

106. Lange F. F. Powder Processing Science and Technology for Increased Reliability // J. Amer. Ceram. Soc., 1989, V. 72, №1, p. 3-15.

107. Галахов А. В., Вязов И. В., Шевченко В. Я., Ежов А. А. О влиянии пористой структуры формовки из субмикронных порошков на прочность керамики из диоксида циркония //Изв. АН СССР, Неорганические материалы, 1990, Т. 26, №4, с. 828—833.

108. Кислый П.С., Кузенкова М.А. Спекание тугоплавких соединений.//Наукова думка, 1980, 167 с.

109. Kuczynski G. C., Miller A. E., Sargent G. A. Sintering and heterogeneous catalysis ser. material science research./Plenum Press, 1984, №16, 730 p.

110. Скороход В.В., Солонин С.М. Физико-металлургические основы спекания порошков./Металлургия, 1984, 161 с.

111. ИвенсенВ. А. Феноменология спекания./Металлургия, 1985, 247 с.

112. Кислый П. С., Кузенпова М. А. Спекание ультрадисперсных нитридов.//Порошковая металлургия, 1988, № 10, с. 32-34.

113. Новиков В. П., Трусов J1. П., Лаповок В. II., Гелейшвили Т. П. Рекристаллизационный механизм спекания ультрадисперсных порошков.// Порошковая металлургия, 1984, № 5, с. 28-34.

114. Новиков В. П., Трусов Л. И., Лаповок Е. Н., Гелейшвили Т. Л. О механизме низкотемпературной диффузии, активированной мигрирующей границей.//Физика твердого тела, 1983, № 12, с. 3696-3698.

115. Новиков В. И., Трусов Л. П., Лаповок Е. Н., Гелейшвили Т. Л. Особенность процесса переноса массы в ультрадисперсных средах.//Порошковая металлургия, 1983, №7, с. 39-46.

116. В.И. Третьяков. Основы металловедения и технологии производства спеченных твердых сплавов.// Металлургия, 1976, с. 527.

117. Е.А. Левашов, А.С. Рогачев, В.И. Юхвид, И.П. Боровинская. Физико-химические и технологические основы самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.// БИНОМ, 1999, с. 176

118. А.Г. Мержанов, И.П. Боровинская, А.Н. Питюлин, В.И. Ратников и др. Прямое получение методом СВС безвольфрамовых твердых сплавов и режущих пластин марки СТИМ.// Отчет ОИХФ АН СССР, ДСП, Черноголовка, 1981, 40 с.

119. Мержанов А.Г. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез. Новые проблемы.//Химия, 1983, с. 5-45.

120. Шкиро В.М., Боровинская И.П. Исследование закономерностей горения смесей титана и углерода.// Процессы горения в химической технологии и металлургии, 1975, с. 253-258.

121. И.П. Боровинская, Г.А. Вишнякова, В.М. Маслов, А.Г. Мержанов О возможности получения композиционных материалов в режиме горения.// Сб.: Процессы горения в химической технологии и металлургии, Черноголовка, 1975, с. 141-149.

122. А.Г. Мержанов, И.П. Боровинская, В.И. Юхвид, В.И. Ратников. Новые методы получения высокотемпературных материалов, основанные на горении.//Наука, 1981, 120 с.

123. А.Г. Мержанов и др.// A.C. № 736541, 1975, ДСП.

124. А.Г. Мержанов и др.// A.C. № 788547, 1980, ДСП.

125. В.И. Ратников. Способы самораспространяющегося высокотемпературного синтеза материалов и изделий на основе тугоплавких неорганических соединений, их аппаратурно-технологическое оформление.// Канд. дисс., Черноголовка, 1986, ДСП, с.230.

126. А.И. Хвадагиани. Твердые сплавы на основе боридов титана и циркония, полученные методом СВС прессования.// Канд. дисс., Тбилиси, 1985, ДСП, с.158.

127. A.C. Рогачев. Закономерности и механизм горения и структурообразования в процессе СВС композиционных материалов на основе карбида титана.// Канд. дисс., Черноголовка, 1985, ДСП, с.197.

128. A.C. Рогачев, Ю.А. Гальченко, И.П. Боровинская, A.C. Штейнберг. Локальный рентгеноспектральный анализ в СВС. Микроструктура и свойства твердых сплавов группы СТПМ-2.// Препринт, ДСП, ОИХФ АН СССР, Черноголовка, 1984, с.21.

129. A.C. Рогачев, Ю.А. Гальченко, А.Н. Питюлин, И.П. Боровинская, А.Г. Мержанов. Локальный рентгеноспектральный анализ в СВС. Механизм СВ-синтеза и свойства продуктов в системе.// Препринт, ДСП, ОИХФ АН СССР, Черноголовка, 1985, с.24.

130. К.Л. Епишин. Закономерности и механизм физико-химических превращений при силовом СВС-компактировании.// Канд. дисс., Черноголовка, 1987, ДСП, с. 177.

131. Мержанов А.Г.// A.C. № 824677, 1980, ДСП.

132. Коваленко B.C. Металлографические реактивы.// Металлургия, 1981, 120 с.

133. Беккерт М., Клемм X. Справочник по металлографическому травлению.// Металлургия, 1979, 335 с.

134. Русаков A.A. Рентгенография металлов.// Атомиздат, 1977, 280 с.

135. Горелик С.С., Расторгуев Л.И., Скаков Ю.А. Рентгенографический и электронноотический анализ.//Металлургия, 1970, 368 с.

136. Muramatsu Y., Funami К., Harada К. t<-»m transformation of Zr02 and retantion of t- Zr02 in m-Zr02 sintered composites.// J. Japan Inst. Metals, 1986, v.50, №9, p. 828-833.

137. Касандрова С.Н., Лебедев B.B. Обработка результатов наблюдений.// Наука, 1970, 326 с.

138. Налимов В.В. Применение математической статистики при анализе вещества.// Физматгиз, 1960, 205 с.

139. Гриб В.В. Решение триботехнических задач численными методами.// Наука, 1982,112 с.

140. Чичинадзе A.B. Моделирование трения и износа.// НИИМАШ, 1970, 318 с.

141. Бусеев А.И., Типцова В.Г., Иванов В.М. Практическое руководство по аналитической химии редких элементов.//Химия, 1966, 400 с.

142. Барре П. Кинетика гетерогенных процессов.//Мир, 1976, 400 с.

143. Вольдман Г.М., Зеликман А.Н. Теория гидрометаллургических процессов.//Металлургия, 1993, 400 с.

144. Вольдман Г.М. //Изв. вузов. Цветная металлургия, 1973, №6, с. 91-96.

145. Румшинский JI.3. Математическая обработка результатов эксперимента.//Наука, 1971, 192 с.

146. Кипарисов С.С., Либенсон Г.А. Порошковая металлургия.//Металлургия, 1980,496 с.

147. Гессингер Г.Х. Порошковая металлургия жаропрочных сплавов.//Металлургия, 1988, 320 с.

148. Романи О.В. Актуальные проблемы порошковой металлургии.//Металлургия, 1990, 232 с.

149. Provenzano V., Lonat N. Ultrafíne superstrength materials//Nanostructured Materials, 1992, V.l, p. 89-94.

150. Анциферов В.Н., Бобров Г.В., Дружинин JI.K. Порошковая металлургия и напыленные покрытия.// Металлургия, 1987, 792 с.

151. Шведков Н.Е., Осипова Л.Н.//Порошковая металлургия, 1992, № 9, с.31

152. New aluminia-zirconia cutting tools.//Metal-powder re., V. 4, 1987, 308 p.

153. E. A. Levashov, В. V. Vyushkev, K. N. Egorychev, I. P. Borovinskaya: Technological Aspects of Manufacturing New Synthetic Titanium and Molybdenum Carbide based Tool Materials.// Int. J. of SHS, vol.5, № 3, 1996, pp. 293-330.

154. Левашов E.A., Богатов Ю.В., Рогачев A.C. и др. Закономерности формирования структуры синтетических твердых инструментальных материалов в процессе СВС компактирования.//Инженерно-физический журнал, 1992, т.63, №5, с.556 - 558.

155. Богатов Ю.В., Левашов Е.А., Питюлин А.Н. Закономерности структурообразования сплавов группы СТИМ на основе карбида титана./ЯТрепринт, 1987, 35 с.

156. А.Г. Мержанов, И.П. Боровинская, В.М. Шкиро.//США, патент, № 3726643, 1973.

157. А.Г. Мержанов, И.П. Боровинская Самораспространяющийся высокотемпературный синтез тугоплавких неорганических соединений.// Отчет ОИФХ АН, Черноголовка, 1970.

158. Самсонов Г.В., Бурыкина А.Л., Страшмнская Л.В.//Металлургия и горное дело, 1964, №4, с. 106-115.

159. Косолапова Т.Я., Федорус В.Б., Кузьма Ю.Б.//Неорганические материалы, 1966, т.2, №8, с. 1521-1523.

160. Гропянов В.М.//Огнеупоры, 1968, №6, с.55-56.

161. Лазаренко Н.И. Электроискровое легирование металлических поверхностей.//Машиностроение, 1976, 44 с.

162. Гитлевич А.Е., Михайлов В.В., Парканский Н.Я., Ревуцкий В.М. Электроискровое легирование металлических поверхностей./Кишенев, 1985, 296 с.

163. Шелехов Е.В. Национальной конференции по применению рентгеновского, синхротронного излучений, нейтронов и электронов для исследования материалов.//Сб. Тр., Дубна, Объединенный институт ядерных исследований. 1997, т.З. с. 316-320.

164. Зозуля В.Д. Эксплуатационные свойства порошковых подшипников. //Наукова думка, 1989, 285 с.

165. Верхотуров А. Д., Подчерняева И. А., Прядко JI. Ф. Электродные материалы для электроискрового легирования.//Наука, 1988, 224 с.

166. Богатов Ю.В., Левашов Е.А., Питюлин А.Н. Влияние особенностей процесса СВС на структуру компактного карбида титана.//Порошковая металлургия, 1991, №7, с. 76-78.

167. Левашов Е.А., Штанский Д.В., Вьюшков Б.В., Штанская Е.В. О технологических особенностях производства нового синтетического инструментального материала СТИМ5 на основе карбида титана.//Труды конференции, 1994, с. 163-172.

168. В результате приемочных испытаний комиссия установила следующее:

169. Данные параметры удовлетворяют требованиям технического задания и технических условий.

170. Эксплуатационные характеристики сплавов, показанные при чистовой обработке чугуна, позволяют рекомендовать сплав ОЦ-1 (система Zr02-Yb203) к широкой проверке на машиностроительных заводах.

171. Председатель комиссии: Члены комиссии: от ИФХПКМ РАН:1. Фатеева JI.Bот МГИСиС:

172. Евдокимов В. И. Туманов C.B.1. Башлыков Д.С. Панова B.C.1. Малочкина О.В.1. Утверждаю»1. Утверждаю»1. Кожитов1. СиС2000 г.1. АКТиспытаний режущих свойств керамического материала на основе стабилизированного диоксида циркония (сплав ОЦ-1).

173. От Московского электролампового заво, Начальник цеха тугоплавких металлов Мастер цеха № 1

174. От Московского государственного института стали и сплавов (технологического университета):

175. Научный руководитель: проф., д.т.н. Аспирант:1. Панов В.С.1. Малочкин О.В1. Утверждаю»трибологических испытаний образцов керамического материала на основе стабилизированного диоксида циркония (сплав ОЦ-1), проведенных в МГИСиС.

176. Мы, нижеподписавшиеся, доц., к.т.н. Педос С.И., проф., д.т.н. Панов B.C., доц., к.т.н. Лопатин В.Ю. составили настоящий акт в том, что:

177. Определены величины истинной нагрузки, действующей на пару трения, убыль массы образцов после проведения испытаний, фактическая площадь трения исследуемых образцов, путь трения испытываемого образца.

178. В результате были определены значения коэффициента трения и удельного износа образцов керамического материала на основе стабилизированного диоксида циркония.

179. С целью сравнения, на той же установке проведены трибологические испытания эталонных образцов керамического материала на основе стабилизированного диоксида циркония при данных условиях.

180. Электродный материал Микротвердость, ГПа Сплошность, % Толщина, мкм1. СТИМ-ЗБ 9,04 70-75 12-20

181. СТИМ-ЗБОК 11,23 80-85 20-251. ВК8 10,32 80-85 15-201. Т15К6 11,02 65-70 20-25

182. СТИМ-ЗБОКн 13,37 90-95 20-30

183. Установлено, что введение нанокристаллической добавки ЪхОг в количестве 10% в электродный материал увеличивает микротвердость, сплошность и равномерность ЭИЛ-покрытий и уменьшает скорость износа.

184. Вывод: Электродный материал марки СТИМ-ЗБОКн рекомендуется к внедрению в технологиях ЭИЛ на опытно-промышленном участке НПО "Металл".1. Начальник сектора1. Техник1. Сенатулин Б.Р.1. Космодамианский М.В.