Логин:
Пароль:

Работа №1491
Название работы
Создание научно-технического задела по структурному дизайну полифункциональных нанокристаллических оксидных керамических композиционных материалов
Автор работы
Кульков Сергей Николаевич
Дата начала работы Дата окончания работы
2009-07-30 2011-08-30
Аннотация
Проводятся экспериментальные исследования нанокристаллических порошков оксидов металлов ZrO2, Y2O3, MgO, Al2O3 и их гомогенных смесей при разложении жидкофазных прекурсоров в высокочастотной плазме, а также после механической, термической и ультразвуковой обработки полученных порошков. Проводится анализ фазового состава полученных порошков и синтезированных образцов керамики и керамических композитов - изучение параметров кристаллической структуры присутствующих фаз (размеров кристаллитов, величин дисторсии кристаллических решёток, параметров кристаллических решёток), морфологии части, механических и функциональных свойств керамики. Проводится комплексное изучение процессов деформации и разрушения материалов на разных масштабных уровнях (микро, мезо и макро), выявление основных механизмов упрочнения, количественная оценка их вкладов в механические свойства и проведение оптимизации иерархической структуры с точки зрения получения высоких прочностных свойств. Будут сформулированные принципы создания керамических композитов для создания нового класса материалов, стойких в агрессивных средах, износостойких, обладающих высокой прочностью и твердостью. Будут даны практические рекомендации по применению керамики для реальных условиях эксплуатации.
Тип НИР Источник финансирования Объем финансирования Вид работы
ФЦП 1006600 Федеральное агентство по образованию Фундаментальная
Промежуточный реферат №1
Объектом исследования являются нанокристаллические порошки диоксида циркония, полученные разложением жидкофазного прекурсора в плазме высокочастотного разряда. Цель работы – изучение влияние состава прекурсора, механической и термической обработок на фазовый состав порошка ZrO2, параметры кристаллических решёток составляющих его фаз, на морфологию частиц, физические и технологические свойства порошка. В процессе работы осуществлялись термическая и механическая обработки высокодисперсного порошка в режиме сухого помола в барабанной. В результате исследований было обнаружено, что при механической обработке нанокристаллической порошковой системы ZrO2 после интенсивного агрегирования на начальном этапе, в дальнейшем происходит её разделение на две самостоятельные подсистемы со значительным уменьшением среднего размера изолированных частиц, минимизацией количества агрегатов и появлением высокодефектной (рентгеноаморфной) составляющей. Заключительным этапом механической обработки нанокристаллической порошковой системы является её грануляция с формированием устойчивых к дальнейшему механическому воздействию сферических элементов. Термическая обработка порошковой системы ZrO2 – MgO в интервале температур 600 – 1100 оС не привела к заметным изменениям морфологии частиц. Рекомендации по внедрению: полученные данные свидетельствуют о возможности направленного изменении состояния высокодисперсной порошковой системы с целью достижения требуемых физических и технологических свойств посредством механической обработки в мельнице. Механическая обработка может использоваться в технологии получения керамических изделий из высокодисперсных порошков. ОТЧЕТ О ПАТЕНТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ (стр.69-137)
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201050428 Дата регистрации ИК: 2010-01-21
Промежуточный реферат №2
Объектом исследования являются нанокристаллические порошки диоксида циркония, полученные разложением жидкофазного прекурсора в плазме высокочастотного разряда, полученная на их основе керамика. Цель работы - изучение влияние состава прекурсора, механической и термической обработок на фазовый состав порошка ZrO2, синтез керамических композитов, анализ их структуры и фазового состава В процессе работы осуществлялись исследование влияния фазового состава порошков на структуру и фазовый состав получаемых керамических композитов. В результате исследований было обнаружено, что порошки ZrO2(MgO, Y2O3)-Al2O3 полученные методом термического разложения водных растворов азотнокислых солей циркония и магния в низкотемпературной плазме состоят из сферических частиц, частиц близкой к сферической формы с рыхлой пористой структурой. В порошках ZrO2(MgO) преобладает высокотемпературная кубическая модификация ZrO2, количество низкотемпературной моноклинной модификации не велико и сокращается по мере увеличения оксида магния в системе ZrO2-MgO. С увеличением содержания оксида магния в порошках ZrO2(MgO) наблюдалось увеличение размеров кристаллитов кубической модификации ZrO2 с переходом от «нано» масштаба со средним размером кристаллитов 25 нм в порошке ZrO2(3 вес. % MgO) к «субмикронному» масштабу со средним размером кристаллитов 275 нм в порошке ZrO2(20 вес. % MgO). Обнаружена корреляция между размерами кристаллитов высокотемпературной тетрагональной модификации диоксида циркония в керамике и объёмом порового пространства. Зависимость имеет вид кривой с максимумом, наличие которого определяется с одной стороны диффузионным ростом кристаллитов, а с другой - сжимающими напряжениями, инициируемыми тетрагонально-моноклинным превращением. Рекомендации по внедрению: полученные данные свидетельствуют о возможности направленного изменении состояния высокодисперсной порошковой системы с целью достижения требуемых физических и технологических свойств посредством механической и термической обработок. Механическая обработка может использоваться в технологии получения керамических изделий из высокодисперсных порошков.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201257468 Дата регистрации ИК: 2012-04-25
Заключительный реферат
Предметом исследований явились нанокристаллические порошки и полученная из них керамика. Цель работы - Изучение механических, трибологических и электрофизических свойств полученных нанокристаллической керамики и композитов на основе оксидов металлов ZrO2, Y2O3, MgO, Al2O3 и их гомогенных смесей, обобщение и оценка результатов исследований НИР, разработка рекомендаций по использованию результатов в реальном секторе экономики и образовательном процессе В результате исследований было обнаружено, что с увеличением скорости скольжения нанокристаллической керамики и композитов на основе оксидов металлов ZrO2, Y2O3, MgO, Al2O3 и их гомогенных смесей от 0.2 до 11 м/с наряду со сменой механизмов изнашивания от абразивного, контролируемого мартенситным превращением, до адгезионного, который, в свою очередь, сменяется износом в режиме трения с граничной квазижидкой смазкой, при этом происходит количественное изменение параметров структур в приповерхностных слоях, в частности, уменьшается масштаб пространственной сетки трещин, индуцированной трением. Рекомендации по внедрению: полученные данные свидетельствуют о возможности направленного изменении состояния высокодисперсной порошковой системы с целью достижения требуемых физических и технологических свойств посредством механической и термической обработок. Механическая обработка может использоваться в технологии получения керамических изделий из высокодисперсных порошков.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201257466 Дата регистрации ИК: 2012-04-25
Заказчик
Федеральное агентство по образованию, ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы» Мероприятие 1.2.1 «Проведение научных исследований научными группами под руководством докторов наук», Конкурс НК-46П. «Проведение поисковых научно-исследовательских работ по направлению «Создание и обработка композиционных керамических материалов» в рамках мероприятия 1.2.1 Программы",ГК № П400 от 30.07.2009 г.
ГРНТИ УДК Инвентарный номер Госшифр Госконтракт Договор
55.09.35 ( МАШИНОСТРОЕНИЕ. Машиностроительные материалы. Спеченные, керамические, углеродные материалы и стекло. )
30.19.57 ( МЕХАНИКА. Механика деформируемого твердого тела. Прочность материалов. )
30.19.29 ( МЕХАНИКА. Механика деформируемого твердого тела. Разрушение. )
29.19.22 ( ФИЗИКА. Физика твердых тел. Физика наноструктур. Низкоразмер-ные структуры. Мезоскопические структуры. )
29.19.13 ( ФИЗИКА. Физика твердых тел. Механические свойства твердых тел. )
666.3/7: 666.046.4: 539.376: 671.7; 496503 П400
Ключевые слова
керамика, наноструктуры, прочность, разрушение, кристаллическая структура
Предполагаемый результат работы
Отчет
Организации соисполнители
Государственный учет результатов НИОКР в БД РНТД Минобрнауки РФ
Получить полный доступ
Основание к регистрации темы (электронный вариант)
Только для служебного пользования
   
2007 © ОНТИ НУ ТГУ
E-mail: onti@sun.lib.tsu.ru
Тел: 52-76-99