Формирование структуры материала на основе оксида алюминия тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.11, кандидат химических наук Жукова, Мария Владимировна

• Жукова, Мария Владимировна
• кандидат химических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат химических наук Жукова, Мария Владимировна

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ

ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ С ВЫСОКОЙ ВЯЗКОСТЬЮ РАЗРУШЕНИЯ.

1.1 Положения механики разрушения твердого тела.

1.1.1 Теория Гриффитса.

1.1.2 Критерии линейной механики разрушения.

1.1.3 Энергетическая концепция хрупкого разрушения (метод кривых).

1.2 Зарождение, распространение или блокировка трещины.

1.3 Характер хрупкого разрушения материалов.

1.4 Вязкое разрушение материалов.

1.4.1 Хрупко-пластичный переход.

1.4.2 Сдвиговая неустойчивость кристаллической решетки.

1.4.3 Карты механизмов деформации и разрушения.

1.4.4 Карта механизма деформации оксида алюминия.

1.5 Релаксации напряжений у вершины трещины.

1.6 Способы повышения вязкости разрушения поликристаллических тугоплавких материалов.

1.7 Влияние параметров микроструктуры поликристаллических материалов на физико-механические свойства.

1.7.1 Размер и форма зерен.

1.7.2 Пористость.

1.7.3 Характер границ зерен.

1.7.4 Иерархическая организация микроструктуры.

1.8 Формирование микроструктуры поликристаллических материалов.

1.8.1 Термическое уплотнение дисперсных систем.

1.8.2 Способы интенсифицирования процесса спекания.

1.8.3 Влияние модифицирующих добавок на спекание.

2. МОДИФИЦИРОВАНИЕ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ ДОБАВКАМИ БЕСКИСЛОРОДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ. гл. Сравнительный анализ влияния ТЖ1Ш2, НС, ТаВ2 Т£В2 на термическое уплотнение оксида алюминия.

2.2. Влияние ТШ2 на спекание оксида алюминия.

2.2.1. Высокотемпературное окисление диборида титана.

2.2.2. Влияние концентрации диборида титана на спекание оксида алюминия.

2.3. Идентификация доминирующего процесса термического уплотнения оксида алюминия, модифицированного диборидом титана.

2.3.1. Процессы, контролирующие термическое уплотнение.

2.3.2. Стадия интенсивного уплотнения кристаллических порошков.

2.3.3. Анализ кинетики начальной стадии уплотнения оксида алюминия, модифицированного диборидом титана.

2.4. Выводы.

3. ФОРМИРОВАНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ "ПОДВИЖНОЙ ФАЗЫ".

3.1 Химический состав границ зерен оксида алюминия, модифицированного диборидом титана.

3.2 Фазовый состав границ зерен.

3.2.1 Начальная стадия термического уплотнения.

3.2.2 Промежуточная стадия термического уплотнения.

3.2.3 Образование и разложение бората алюминия 9АЬОз2В2Оз.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТЕРМИЧЕСКОГО

УПЛОТНЕНИЯ ДИСПЕРСНОГО ОКСИДА АЛЮМИНИЯ, МОДИФИЦИРОВАННОГО ДИБОРИДОМ ТИТАНА.

4.1. Эксперимент в неизотермических условиях.

4.1.1. Температура активации уплотнения порошка оксида алюминия, модифицированного диборидом титана.

4.1.2. Расчет реологических параметров "подвижной фазы" на основе континуальной модели.

4.2. Изотермическая кинетика уплотнения дисперсного оксида алюминия, модифицированного диборидом титана.

4.2.1. Термическое уплотнение в условиях медленного нагревания.

4.2.2. Термическое уплотнение в условиях быстрого нагревания.

4.2.3. Расчет вязкости "подвижной фазы" на основе реологической модели.

4.2.4. Определение толщины "подвижной фазы".

5. СТРУКТУРА СИНТЕЗИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ.

5.1. Уровни иерархии микроструктуры.

5.1.1. Структурные элементы.

5.1.2. Иерархия пористости.

5.2. эволюция межзеренных границ на разных уровнях иерархии микроструктуры.

5.3. Выводы.

6. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ОКСИДА АЛЮМИНИЯ С ИЕРАРХИЧЕСКОЙ МИКРОСТРУКТУРОЙ.

6.1 Определение трещиностойкости и прочности.

6.1.1 Метод индентирования.

6.2 фрактографический анализ.

6.2.1 Методика исследований.

6.2.2 Анализ изображений поверхностей изломов.

6.2.3 Связь параметров фрактографии с параметрами структуры исследованных материалов.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Формирование структуры материала на основе оксида алюминия»

Создание перспективных функциональных материалов требует развития модельных и экспериментальных подходов к выявлению связей между параметрами структуры поликристаллических материалов и их физико-механическими свойствами, а также разработки и систематизации методов формирования структуры поликристаллических материалов

Для структуры прочных материалов с высоким значением вязкости разрушения характерен небольшой размер зерен и прочная связь по их границам. Армирование материала дискретными или непрерывными волокнами, введение в его состав дисперсных хрупких или вязких частиц способствует значительному повышению трещиностойкости.

Если синтез поликристаллических материалов происходит в результате термического компактирования, то формирование структуры материалов происходит на каждой стадии спекания, являющегося сложным, м ногостади иным процессом, при анализе которого необходимо учитывать пространственную локализацию и сопряжение протекающих процессов во времени.

Многообразие подходов к описанию термического компактирования твердых веществ не позволяет с единых позиций решать задачи проектирования структуры поликристаллических материалов, формирование которой в значительной мере определяет их физико-механические свойства. Это обуславливает необходимость разработки теоретических и экспериментальных подходов к синтезу материалов, опирающихся на рассмотрение сопряженных процессов термического уплотнения.

Если в системе два или более процессов конкурируют, как лимитирующие процессы термического компактирования, то их пространственно-временное сопряжение должно оказывать существенное влияние на формирование структуры.

В результате сопряжения конкурирующих процессов возможно образование сложных пространственно-организованных структур и возникновение условий для образования неравновесных образований, способствующих высокому уровню физико-механических свойств поликристаллического материала.

Исследования, направленные на изучение формирования структуры поликристаллических материалов в условиях конкуренции лимитирующих процессов являются важными и актуальными.

Цель работы заключалась в изучении влияния фазовых преобразований на поверхности а-А120з на формирование структуры и физико-механические свойства поликристаллического оксида алюминия. В рамках цели работы решались следующие задачи:

1) определение параметров синтеза плотного материала на основе оксида алюминия, модифицированного добавками бескислородных соединений ггс, ггв2, пс, тав2,тш2);

2) идентифицирование химического и фазового состава межзеренной среды;

3) исследование реологических характеристик подвижной межзеренной фазы;

4) выявление связи параметров структуры алюмооксидного материала с физико-механическими характеристиками;

5) разработка метода синтеза поликристаллического материала с высокими физико-механическими свойствами.