Представлено огляд деяких експериментальних робіт в області електропровідної кераміки, виконаних у Дослідному інституті керамічних технологій (IRTEC) та Національній фізичній лабораторії (NPL). Наведено результати випробувань механічних та електричних характеристик електропровідних керамічних порошкових композитів з матрицею із нітриду кремнію або оксиду алюмінію, а також домішками карбідів, боридів і нітридів титану. Основу досліджень складає вплив технології спікання (гаряче пресування, спікання під тиском газу, вільне спікання), а також кількості та виду домішки на механічні, електричні, триботехнічні характеристики композитів. Експериментальні результати показують, що не тільки електропровідність, але й механічні властивості можуть бути суттєво змінені введенням у матеріал певної кількості металоподібних частинок. Показано також, що чистота вихідних компонентів підвищує чутливість властивостей композитів до технологічних параметрів, насамперед, до температурного впливу при спіканні.

Розглянуто деякі аспекти формування градієнтної структури в цементованих карбідах на мікро- і субмікроскопічних рівнях. Показано, що градієнтні структури формуються, головним чином, завдяки нерівноважності процесу масопереносу рідкої фази в спечених карбідах. Особливу увагу приділено теоретичному та експериментальному описові процесу обробки розплавами металу, який призводить до формування градієнтної структури в спечених карбідах на мікро- і субмікроскопічних рівнях.

The aim of this article is to develop silicon nitride ceramics with improved cutting properties by optimization their composition and microstructure.

Розглянуто загальний стан розробок і застосування біокерамік. Використані спочатку як альтернатива металевих виробів з метою підвищення біосумісності імплантатів, біокераміки перетворилися на різноманітний клас біоматеріалів, що в наш час включає в себе три основних різновиди: біоінертні високоміцні кераміки; різноманітні біоактивні кераміки, що утворюють безпосередні біохімічні зв'язки з кісткою або навіть із м'якими тканинами живого організму; різноманітні біорезорбовані кераміки, що активно включаються організмом у процес метаболізму з результатом, передбаченим розробником. Саме представники різних видів біокерамік визнано і найбільш біоінертними, і найбільш біосумісними з усіх відомих біоматеріалів. На основі літературних, а також деяких власних даних розглянуто склад, фізико-хімічні властивості та біологічну поведінку основних видів біокерамічних матеріалів, що включають у себе, крім класичних спечених керамік, також близькі за складом, властивостями й застосуванню склокристалічні матеріали та біоскло. Особливу увагу приділено структурному чиннику як основному фізичному параметру, що визначає не тільки властивість керамічних матеріалів, але й взаємодію кераміки з біосередовищем. Теперішній стан досліджень і застосування біокерамік охарактеризовано як початковий етап у розв'язку складних задач на стику матеріалознавства, біології та медицини шляхом синтезу "розумних матеріалів".

Проведен цикл исследований нитрида алюминия с целью получения плотного диэлектрического материала с высокой теплопроводностью. Представлены результаты измерения удельного электросопротивления, а также диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь в области низких и сверхвысоких частот. Полученный материал на основе нитрида алюминия обладает высокой теплопроводностью и низкими диэлектрическими потерями и может применяться для изготовления элементов СВЧ-устройств.

Досліджено закономірності спікання та міцнісні властивості матеріалів: стоматологічний фарфор-нікелід титану. Визначено залежності кінцевої пористості, лінійних та об'ємних змін, фазового складу і структури від температури та тривалості спікання, концентрації компонентів в суміші, початкової пористості. Показано, що зміна щільності є результатом конкуренції усадки та об'ємного росту. Вибрано оптимальний режим спікання компонентів, що забезпечує наскрізну пористість та високі міцнісні властивості.

Подано фізико-хімічні, механічні та експлуатаційні характеристики нітриду кремнію та галузі використання виробів з нього. Наведено параметри процесу азотування відпрацьованого сіліцію в процесі виробництва трихлорсилану. Проаналізовано хімічний склад порошків, отриманих за умов даного виробництва, з наступним рафінуванням та без нього.

Методом покоящейся капли в вакууме исследована смачиваемость графита, киборита и материалов на основе диоксида циркония алюминием и медно-галлий-титановыми расплавами, методом металлографии изучены особенности контактного взаимодействия Cu-Ga-Ti расплава с поверхностью диоксида циркония. Проведенные исследования позволили установить, что физико-механические и капиллярные характеристики контактной системы диоксид циркония - металлический расплав в значительной степени определяются количеством вакансий нестехиометрического происхождения в анионной подрешетке диоксида циркония, образующихся при нагреве в вакууме, выделяющийся при этом кислород требует существенного увеличения концентрации активного компонента в составе расплава, так как значительная его часть в процессе отжига окисляется.

Викладено теоретичні основи комп'ютерного конструювання функціональних градієнтних матеріалів (ФГМ), які працюють за умов градієнтного навантаження. Доведено, що градієнтне розподілення властивостей матеріалів найбільше проявляється в хвильових процесах. Встановлено, що під час ударного навантаження в ФГМ виникають хвилі стиску та солітоноподібні хвилі.

Представлено короткий огляд сучасного стану досліджень у галузі створення деяких типів градієнтних матеріалів, які не набули дотепер достатньо широкого розвитку. Зокрема, приділено увагу отриманню градієнтних матеріалів з фазовими переходами, склокерамічних матеріалів та монокристалів. Розглянуто можливості виготовлення градієнтних композиційних матеріалів у процесі спрямованої кристалізації та отримання виробів із градієнтних матеріалів за допомогою технології "швидкого макетування".

Продемонстровано використання методу резонансних коливань для неруйнівного дослідження процесів деградації масивних ВТНП. Використано методику відновлення профілів критичного струму за експериментальними залежностями гістерезисних енергетичних втрат від амплітуди змінного магнітного поля. Визначено профіль критичної густини струму у тонкому приповерхневому шарі плавленого текстурованого ВТНП - зразка до та після його деградації.

Роботу присвячено теоретичному визначенню ресурсу пластичності порошкових пористих матеріалів. В основу дослідження покладено припущення, що руйнування може бути ототожнене з втратою стійкості під час пластичного деформування. Прийнято до уваги зміну пористості, зростання деформації твердої фази та еволюція декогезійних характеристик матеріалу. Для траєкторій пропорціонального навантаження визначено напруження відповідно до граничного стану. Підкреслено, що для побудови граничної поверхні використовуються дані лише стосовно поверхні навантаження.

Розглянуто енергетичні співвідношення при обмінах енергії між електронним потоком і спеціальним покриттям кінескопів "World best bio Plus" фірми Samsung. Зроблено висновок про те, що складові кераміки поглинають рентгенівське випромінювання і перетворюють його на інфрачервоне випромінювання, яке не шкодить організмові людини.

Досліджено можливості нейтронно-активаційного аналізу для контролю однорідного розподілу ітрію в алюмонітридній кераміці з домішками оксиду ітрію. Обробку результатів проведено за схемою двофакторного дисперсійного аналізу. Встановлено вплив режимів спікання, вмісту рідкої фази, а також способу отримання шихти на міграцію ітрію. Визначено умови спікання, за яких досягається однорідний розподіл ітрію в нітридній кераміці.

Виконано порівняльне дослідження процесів консолідації нанодисперсних порошків титанату барію за умов неізотермічного cпікання з постійною швидкістю нагрівання, cпікання з контрольованою швидкістю усадки та cпікання під високим тиском (до 5 ГПа). Показано, що використання лінійного нагрівання та високого тиску не дозволяє отримати безпористу кераміку (залишкова пористість - близько 2 %) та мінімізувати ріст зерен. Прикладений тиск не перешкоджає коалесценційному підростанню зерен, що контролюється поверхневою дифузією. Спікання з контрольованою швидкістю дозволяє знайти оптимум між ущільненням і ростом зерна й отримати кераміку, яка має густину 99,9 % від теоретичної та розмір зерен близько 100 нм.

Методами растрової електронної мікроскопії, електронної оже-спектроскопії та електронографії досліджено шліфовані поверхневі шари зразків спеченого карбіду титану. Показано, що під час полірування зразків алмазною пастою поверхневий шар зазнає мікропластичної деформації, яка спричинює деформаційні перетворення ГЦК-граток карбіду титану на політипну структуру 6H.

Розглянуто технологічні аспекти отримання нового покоління керамічних композитів - функціональних градієнтних матеріалів. Показано, як можна на основі доповненої авторами перколяційної моделі електропровідності резистивних систем прогнозувати з високою вірогідністю електричні та механічні властивості композита. Також показано перспективність використання запропонованої методики до оптимізації технологічних режимів виготовлення керамічних композитів із потрібним рівнем електричних та механічних властивостей на прикладі градієнтних композитів конверсійних систем, що перетворюють електричну енергію на тепло.

Зроблено огляд виконаних в Інституті проблем матеріалознавства НАН України робіт зі створення фізичних основ ударно-хвильового синтезу надтвердих фаз вуглецю (алмаз, лонсдейліт) і нітриду бору (вюрцитна і сфалеритна модифікації). Розглянуто вплив механізмів фазових перетворень на структурні особливості фаз, що утворюються за умов ударного стиснення.

Індекс рубрикатора НБУВ: К390.45 + Л428.85

Рубрики:

Гаряче пресування. Спікання металевих порошків і металокерамічних сумішей

Кермети

Шифр НБУВ: Ж28502 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Ключ. слова: карбід бору, диборид титану, руйнування, в'язкість, міцність, мікроструктура, тріщина, термічні напруження невідповідності, межа зерен
Індекс рубрикатора НБУВ: Л428.85

Рубрики:

Шифр НБУВ: Ж28502 Пошук видання у каталогах НБУВ