WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 11 |
Российская академия наук Уральское отделение Коми научный центр Институт химии Сыктывкарский государственный университет Российский фонд фундаментальных исследований Российское химическое общество им. Д.И.Менделеева КЕРАМИКА И КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДОКЛАДЫ VI ВСЕРОССИЙСКОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ Сыктывкар, 25-28 июня 2007 г.

Сыктывкар 2007 УДК 546.830 055(02)7 КЕРАМИКА И КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ: Доклады VI Всероссийской научной конференции.

– Сыктывкар, 2007. – 76 с. (Коми научный центр УрО РАН).

В сборник включены доклады специалистов в области исследования керамических и композиционных материалов и ультрадисперсных систем, представленные на VI Всероссийской научной конференции «Керамика и композиционные материалы».

Редакционная коллегия:

кандидат геолого-минералогических наук В.Э.Грасс, кандидат химических наук Б.Н.Дудкин, кандидат химических наук И.В.Клочкова, кандидат химических наук Ю.И.Рябков ISBN 978-5-89606-321-6 © Коми научный центр УрО РАН, 2007 СОДЕРЖАНИЕ В.В.Алисин, М.А.Борик, А.В.Кулебякин, Е.Е.Ломонова ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И УСЛОВИЙ СИНТЕЗА НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ КРИСТАЛЛОВ ЧАСТИЧНО СТАБИЛИЗИРОВАННОГО ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ (ЧСЦ) НА ТРИБОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 5 Б.А.Голдин, Ю.И.Рябков, Н.А.Секушин РАДИОПРОЗРАЧНОСТЬ ТРЕЩИНОСТОЙКОЙ КЕРАМИКИ СОСТАВА (Al, Cr, Ti, Fe)2O3 В СВЧ-ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ 9 Б.Н.Дудкин, А.Ю.Бугаева, В.В.Викторов ВЛИЯНИЕ АЛЮМИНАТА ЛАНТАНА НА ТЕПЛОВОЙ ЭФФЕКТ ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА В ХРОМИТЕ ЛАНТАНА (300°С) ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ДСК 13 Б.Н.Дудкин, А.Ю.Бугаева, Г.Г.Зайнуллин, П.В.Кривошапкин, В.Н.Филиппов МИКРОСТРУКТУРА КЕРАМИЧЕСКОГО МАТРИЧНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА, АРМИРОВАННОГО АЛЮМООКСИДНЫМ НАНОВОЛОКНОМ 17 Н.А.Жук, И.В.Пийр, А.Л.Пименов ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ Bi5Nb3-3хM3хO15- (M-Cr, Cu, Ni) 21 Н.А.Жук, И.В.Пийр, Ю.В.Середина СИНТЕЗ И ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НИОБАТА ВИСМУТА Bi3NbO7 27 Г.Г.Зайнуллин, В.Н.Филиппов ПОЛУЧЕНИЕ МИКРО- И НАНОВОЛОКНА Al2O3 С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЗОЛЬ-ГЕЛЬ СОСТОЯНИЯ А.Л.Ивановский УПРУГИЕ И ТЕРМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕОРГАНИЧЕСКИХ НАНОТРУБОК И МОНОЛИТНЫХ НАНОКРИСТАЛЛИТОВ Н.И.Игнатьева, В.Г.Бамбуров ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ ПЬЕЗОКЕРАМИКИ А.А.Комаров, Ю.Л.Копылов, В.Б.Кравченко, В.В.Шемет ПОЛУЧЕНИЕ И КОМПАКТИРОВАНИЕ НАНОПОРОШКОВ Y3Al5O12 В.А.Копейкин, В.Н.Землянский НАКОПЛЕНИЕ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В КОРЕ ВЫВЕТРИВАНИЯ БОКСИТОВЫХ РУД СРЕДНЕГО ТИМАНА А.В.Надуткин, П.В.Истомин, Ю.И.Рябков, Б.А.Голдин КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ Ti3SiC2 А.В.Надуткин, П.В.Истомин, Ю.И.Рябков ОКИСЛЕНИЕ НА ВОЗДУХЕ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ Ti3SiC2 Л.Ю.Назарова, В.Э.Грасс, П.В.Истомин СТАБИЛИЗАЦИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ФОРМЫ Ti3OПРИ КАРБОТЕРМИЧЕСКОМ ВОССТАНОВЛЕНИИ ЛЕЙКОКСЕНА Н.А.Секушин МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ СО СМЕШАННОЙ ЭЛЕКТРОННО-ИОННОЙ ПРОВОДИМОСТЬЮ Н.А.Секушин, И.В.Пийр, Н.А.Жук ИССЛЕДОВАНИЕ ИОННОЙ ПРОВОДИМОСТИ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ BiMg(1-x)CuxNbO5-y(x=0,25 – 0,75) МЕТОДОМ ИМПЕДАНС-СПЕКТРОСКОПИИ С.Х.Эстемирова, А.М.Янкин, С.Г.Титова, В.Ф.Балакирев МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ КИСЛОРОДА В ТВЕРДЫХ РАСТВОРАХ La1-xCaxMnO3+ VI ВСЕРОССИЙСКАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ VI ВСЕРОССИЙСКАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «КЕРАМИКА И КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ» 25-28 июня 2007 г. в Сыктывкаре состоялась VI Всероссийская научная конференция «Керамика и композиционные материалы», организованная Институтом химии Коми НЦ УрО РАН совместно с Сыктывкарским государственным университетом при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований.

Участниками конференции были представлены достижения в области керамического и композиционного материаловедения. На обсуждение были вынесены исследования в области физико-химических основ технологии современных материалов. Большое внимание уделено проблемам получения, изучению свойств и использованию ультрадисперсных твердофазных частиц различного состава в производстве конструкционной керамики и наноматериалов.

В рамках конференции были организованы: Школа молодых ученых, а также Круглый стол «Перспективы развития в Республике Коми работ по созданию и внедрению высокоэффективных технологий переработки и обогащения минерального сырья и производства наукоемкой продукции на его основе» с участием представителей Российской академии наук, коммерческих предприятий и правительства Республики Коми.

Участники VI Всероссийской научной конференции «Керамика и композиционные материалы».

Сыктывкар, 25 июня 2007 г.

«КЕРАМИКА И КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ» ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И УСЛОВИЙ СИНТЕЗА НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ КРИСТАЛЛОВ ЧАСТИЧНО СТАБИЛИЗИРОВАННОГО ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ (ЧСЦ) НА ТРИБОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 1 2 2 В.В.АЛИСИН, М.А.БОРИК, А.В.КУЛЕБЯКИН, Е.Е.ЛОМОНОВА Институт машиноведения им. А.А.Благонравова РАН, Москва Институт общей физики им. А.М.Прохорова РАН, Москва kulebyakin@lst.gpi.ru ВВЕДЕНИЕ дов от роста и механической обработки матеВ настоящее время создание новых кон- риала (распиловки), а также отсутствие прострукционных материалов, обладающих высо- межуточных технологических этапов (предвакими прочностными характеристиками в экс- рительный химический синтез, прессование, тремальных условиях, является важной зада- спекание и т.д.) позволяют резко сократить чей. К таким материалам относятся кристаллы стоимость производства материала. При синЧСЦ, представляющие собой твердый раствор тезе из расплава материал получается бесподиоксида циркония с небольшими добавками ристым, имеет изначально кубическую струкстабилизирующих оксидов. Они имеют высо- туру. В процессе охлаждения кристаллов прокую прочность, трещиностойкость и износо- исходит переход кубической фазы в тетрагостойкость как при нормальных условиях, так и нальную и в кристалле формируется структув окислительной атмосфере в широком темпе- ра, содержащая наноразмерные кристалличературном интервале. Отсутствие границ зерен ские элементы (домены), имеющие размеры в кристаллах ЧСЦ приводит к более высоким (0.1…0.5)(10…20) нм [2]. Параметры нанокримеханическим характеристикам по сравнению сталлической структуры оценивались методом с керамикой. Все это обусловливает конку- просвечивающей электронной микроскопии рентные преимущества кристаллов ЧСЦ перед высокого разрешения с помощью прибора лучшими в мире образцами технических кера- Philips EM430ST при ускоряющем напряжении мик и кристаллов. Варьируя состав и изменяя 200 кВ.



технологические условия роста, можно добиться необходимого сочетания физико-химических свойств для данного материала. В настоящей работе проведены исследования трибологических характеристик кристаллов ЧСЦ, в широком интервале концентраций стабилизирующего оксида.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ Кристаллы ЧСЦ составов ZrO2 – 2…35 мол.% Y2O3 были выращены методом направленной кристаллизации расплава в холодном контейнере при использовании прямого ВЧ-плавления (рис. 1) [1]. Данный метод является высокопроизводительным, практически Рис. 1. Стадии синтеза кристаллов ЧСЦ направленной безотходным, и позволяет получать размеры кристаллизацией расплава в холодном контейнере с использованием прямого ВЧ-плавления: а - стартовое единичных кристаллов ЧСЦ до 40 мм в попеплавление; b - наплавление и гомогенизация расплава; c - речном сечении и длину до 120 мм. Отсутствие процесс роста кристаллов; d - полная кристаллизация особых требований к исходным материалам по объема расплава; 1 - стенки холодного контейнера; 2 - однородности и дисперсности, возможность индуктор; 3 - расплав; 4 - охлаждаемое дно; 5 - гарниссаж;

6 - изолирующее кольцо.

повторного переплава кристаллических отхоVI ВСЕРОССИЙСКАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ Таблица 1. Влияние количества (m) стабилизирующей добавки на прочностные и трибологические свойства кристаллов ЧСЦ К1с 10-1, m, мол.% Y2O3 D, нм e10-3 Н, ГПа wmax 10 Кр f I10-МПам0.2.5 38 4.7 11.29 0.3 11.5 0.258 0.32 4.3 115 2.7 10.59 0.45 11.1 0.443 0.32 4.3.5 64 1.8 10.26 0.46 8.2 0.460 0.34 2.4 63 1.5 10.17 0.13 7.9 0.510 0.27 2.Прим. – характеристики wmax, К1с наноструктуры кристаллов определены авторами работы [3].

Трибологические исследования проводи- нижележащие слои базового материала. Это лись на универсальной машине трения УМТ-1. обуславливает более высокий уровень изнаВыполненные эксперименты на трение и износ шивания образцов диоксида циркония, стабикристаллов в широком интервале стабилизи- лизированного (8…35) мол.% Y2O3 [3]. По рерующей добавки (2…35) мол.% Y2O3 показали, зультатам проведенных исследований устачто наилучшими триботехническими свойства- новлено, что механизм изнашивания кристалми по критерию минимизации износа обладают лов ЧСЦ носит преимущественно механичекристаллы ZrO2 + (2.5…4) мол.% Y2O3 (табл. 1). ский (усталостный) характер разрушения и Прочностные свойства кристаллов ЧСЦ включает в себя две стадии – разрушение поопределялись испытаниями на сжатие и изгиб верхностного слоя вторичных структур и раздля вычисления предела прочности (времен- рушение в более глубоких слоях матричного материала. На обоих стадиях на процессы изное сопротивление) (m), статического модуля нашивания существенную роль оказывают поупругости (Eст), работы деформирования и разрушения (Аm) образца. Для ускоренных ис- верхностные пленки вторичных структур.

После термического отжига выращенных пытаний выбран метод поперечного изгиба кристаллов наблюдалось существенное улуч(трехточечная схема). В опытах измерялись нагрузка (P) и прогиб (f) образца. По этим зна- шение их трибологических характеристик чениям, используя стандартные формулы, рас- (табл. 3), особенно в части стабильности сил трения, которая характеризуется уменьшением считываются прочностные характеристики [3].

Исследовано влияния химического соста- разброса величин коэффициента трения вследствие более равномерного распределева, условий синтеза и последующего отжига кристаллов ЧСЦ на их прочностные и триболо- ния твердости поверхности, т.е. величина стандартного отклонения уменьшается от гические свойства. Полученные результаты (табл. 2) свидетельствуют о том, что микроле- 0.041 до 0.030, что на 36 % меньше, чем у не отожженных образцов. В большей степени гирование ЧСЦ кристаллов редкоземельными элементами является эффективным техноло- улучшение стабильности коэффициента трения наблюдается после отжига в вакууме, что гическим приемом повышения износостойкости объясняется более равномерным распределеЧСЦ кристаллов. Введением микродобавки CeO2+Er2O3 возможно увеличить износостой- нием твердости поверхности.

Интенсивность изнашивания и коэффицикость в два-три раза и уменьшить коэффициенты трения кристаллов ZrO2 – 2.8 мол.% Y2O3, ент трения.

прошедших отжиг в вакууме, близки к самым Механика поверхностного разрушения кристаллов ЧСЦ зависит от концентрации ста- износостойким образцам, они обладают высокой стабильностью при воспроизводстве. Отбилизирующей добавки Y2O3. Если количество Y2O3 не превышает 4 мол.%, то процессы из- личительной особенностью этих кристаллов является практическое отсутствие сколов при нашивания локализуются преимущественно в проведении испытаний, что делает их наибослое вторичных структур. Если количество Y2O3 составляет 8 мол.%, то разрушение по- лее привлекательными для применения в узлах трения.





верхностных слоев кристаллов затрагивает и Таблица 2. Механические свойства кристаллов ЧСЦ и технических керамик Материал основы Наполнитель 103, кг/м3 E, ГПа 0 Н, ГПа К1с, МПам0.5 и, МПа 102, % m, МПа f I /p, МПа-1 Прим.

Наноструктурированные кристаллы частично стабилизированного диоксида циркония (кристаллы ЧСЦ) ZrO2+3мол% Y2O3 исходные 6.04 284 0.28 12.3 11.1 880 0.7-0.45 2203 0.32 8.610-не ориентир. отожженные 6.02 406 0.21 11.8 - 901 0.17 2247 0.27 4.510-CeO2+Er2O3 300 0.36 12.8 15 700 1.97 1849 0.12 2.410-ZrO2 +3% Y2O3 Er2O3 - 288 0.37 13.1 11.1 679 1.49 1371 0.25 3.810-ориентир. (001) CeO2 - 358 0.23 12.7 9.6 697 0.71 1906 0.21 2.810-Pr - 364 0.27 15.9 10.6 762 0.73 1858 0.20 2.610-Технические керамики Si3N4 (NC-132) 3.19 300 0.28 20 4.9 600-792 - 1000 0.48 1.010-9 [4] SiC (NC-203) 3.35 410 0.14 21 2.7/4.0 320-539 - -Al2O 3.98 395 0.23 16 2.9-2.3 280 - 1500 - - [4] +10%ZrO2 4.12 380 0.24 - 5.8 600 - - - - +60%TiC 4.3 400 0.21 17 5.2-3.3 600 - - - - Нанокомп. Al2O3 + +SiC - 400 0.22 - - 675 - - - - золь+ La + Y 4.25 - - - 7 780 - - 0.56 6.410-гель ZrO2 (TZP) + Y2O3 6.03 210 14 6.17% СеO2 - - - - - - - - 0.52 5.810-ZrO2 + m мол% 5%MgO - - - - - - - - 0.38 6.610-ZrC 3.1 HRA88 200 TiC 3.9 720 HV21.5 9.5 800-1000 СВС Ситалл ВСТ 9 28 500-Поликристаллы BN (КБН) 3.1 680 0.22 21 10 - - 3800 - - Алмаз 3.8 925 0.09 - 2.9-4.1 - - 4700 - - Прим. – плотность, E – модуль упругости, 0 – коэффициент Пуассона, Н – твердость, К1с – трещиностойкость, и – предел прочности на изгиб, - предельная деформация, Gm – предел прочности на сжатие, f – коэффициент трения, I / p – коэффициент износа.

«КЕРАМИКА И КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ» VI ВСЕРОССИЙСКАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ Таблица 3. Влияние отжига кристаллов ZrO2 – 3.7 мол.% Y2O3, выращенных со скоростью 10 мм/ч, на интенсивность изнашивания и коэффициент трения при трении без смазки по стали У10А Термообработка I f НV109 (Н/м2) Отжиг в вакууме 1.81 10-9 0.30 0.030 11.Отжиг на воздухе (1400оС, 20 час.) 2.27 10-9 0.32 0.037 7.Без отжига 2.50 10-9 0.30 0.50 Опыт создания узлов трения, содержащих требований к гранулометрическому составу кристаллы ЧСЦ для перспективных объектов исходных материалов, что снижает себестоитехники, показал, что фактором, лимитирую- мость материала по сравнению с аналогичной щим ресурс работы пары трения, является керамикой. Технология отвечает требованиям контртело. Интенсивность изнашивания контр- экологической безопасности окружающей сретела (сталь У10А) при сочетании с образцами ды при промышленном производстве.

кристаллов ЧСЦ с различным содержанием Экспериментальными исследованиями стабилизирующей добавки Y2O3 изменяется кристаллов ЧСЦ оптимизированы по критерию относительно мало и находится в диапазоне износостойкости химический состав и условия 4.7010-8 JУ10А 6.010-8. Повысить износо- синтеза.

стойкость контртела в узлах трения, содержа- Конкурентные преимущества кристаллов щих кристаллы ЧСЦ и керамические материа- ЧСЦ на внутреннем и внешних рынках обеспелы, возможно применением износостойких ме- чены следующими показателями:

таллокерамических покрытий и наплавок [5].

интенсивность изнашивания при трении без смазки по стали (p = 5 МПа, v = 2 м/с) ВЫВОДЫ I = 210-9;

Разработана технология получения конст коэффициент трения при трении без смазки рукционного материала на основе нанострукпо стали f = 0.3;

турированных кристаллов ЧСЦ, обладающего критический коэффициент интенсивности уникальным сочетанием прочностных и трибонапряжений (трещиностойкость) логических свойств, а также самой высокой К1С = 10…12 МПам0.5;

трещиностойкостью. Метод практически безотходен (возможность повторного переплава кри- предел прочности при изгибе сталлических отходов) и не предъявляет m = 900…1000 МПа.

Работа выполнена при поддержке РФФИ грант 06-08-00014а.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Кузьминов Ю.С., Ломонова Е.Е., Осико В.В. Тугоплавкие материалы из холодного тигля. М.: Наука, 2004. 369 с.

2. Борик М.А., Вишнякова М.А., Жигалина О.М., Кулебякин А.В., Лаврищев С.В., Ломонова Е.Е., Осико В.В. // Тезисы докладов XII Национальной конференции по росту кристаллов. Москва, 2006. C.40.

3. Фролов К.В., Осико В.В., Алисин В.В., Вишнякова М.А., Игнатьева З.В., Ломонова Е.Е., Мельшанов А.Ф., Москвитин Г.В., Павлов В.Г., Пугачев М.С. // Проблемы машиностроения и надежность машин, 2006. 4. С.3.

4. Tribology-Lubrication, Friction and Wear. / Ed. Kragelsky I.V.and Alisin V.V. Professional Engineering Publishing Ltd., London, and Bury St. Edmunds, UK, 2001. 948 p.

5. Алисин В.В., Рощин М.Н., Владиславлев А.А. // Отчет о результатах НИР за 2005-2006 г.г. Сб. прил. научнопракт. журн. «Качество: теория и практика», 2006. С.198.

«КЕРАМИКА И КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ» РАДИОПРОЗРАЧНОСТЬ ТРЕЩИНОСТОЙКОЙ КЕРАМИКИ СОСТАВА (Al, Cr, Ti, Fe)2OВ СВЧ-ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ Б.А.ГОЛДИН, Ю.И.РЯБКОВ, Н.А.СЕКУШИН Институт химии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар sekushin-na@chemi.komisc.ru ВВЕДЕНИЕ Формовку образцов проводили прессованием в В последние годы резко возросло исполь- стальных пресс-формах при давлении 500 атм.

зование на производстве и в быту сверхвысо- Полученные заготовки обжигали на воздухе при кочастотных (СВЧ) технических средств. Од- температуре 1450°С в течение 1 часа. Выход на ним из примеров являются доплеровские ра- рабочую температуру производили со скородарные датчики, работающие в СВЧ диапазо- стью 100°С/час, с такой же скоростью проводине, которые нашли применение в охранных ли и охлаждение образцов после обжига.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 11 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.