eag4a (1097120), страница 2
Текст из файла (страница 2)
КерамикаЭволюция микроструктурыСпекание меднойпроволоки,образованиеупорядоченнойсистемы порЛекция 4. КерамикаСтадии спеканияПри жидкофазном спекании:1. Перегруппировка частицпутем взаимногопроскальзывания2. Перенос материала черезжидкую фазу, при этомнасыщение жидкой фазыпроисходит за счетратворения мелких частици контактных участков,химический потенциалкоторых повышен из-занапряжений и пр.3. Образование жесткогоскелета, залечивание порЛекция 4.
КерамикаМеханизм вязкого теченияУсловие: изолированная пора радиуса R0 расположена визотропной ньютоновской среде, деформация происходит присколь угодно малых напряжениях и скорость деформациипропорциональна первой степени напряжений.При малых давлениях p<<2γ/R0, γ - поверхностная энергия, приусловии равенства работы сил внутреннего трения понижениюсвободной энергии поверхности залечиваемой поры:R = R0 - γ t / η (уравнение Френкеля)η - коэффициент вязкости. При p>>2γ/R0, R=R0(1-p t / 2η)Время полного залечивания пор:t = (2 η / p) ln (1 + R0 p / 2 γ)Лекция 4. КерамикаСтеклянный капиллярЗалечиваниекапилляра при отжигеЛекция 4. КерамикаДиффузионное растворение порУсловие: сферическая пора в кристаллическом веществе как капляпустоты + формула Томсона для зависимости равновесногодавления пара от радиуса кривизны.
Вблизи поверхности порыравновесная концентрация вакансий Cve повышена посравнению с плоской поверхностью на величину∆C = (2γ / R) [Ve Cve / kT](следствие: поглощение мелких пор крупными)Между плоской поверхностью и внутренней частью пористого телаустанавливается градиент концентрации вакансий, чтоэквивалентно обратному потоку атомов и приводит кзарастанию пор:dR/dt = (2 γ / R2 ) (a3 / kT) D (уравнение Пинеса),полное залечивание пор: t = (R30 / a3) [kT / (6 D γ)]a – параметр решетки, D – коэффициент самодиффузии.Лекция 4. КерамикаЗалечивание порЛекция 4.
КерамикаРеальная кривая спеканияρотн.ФренкельПинес1ЭкспериментКонечная остаточная пористостьЛекция 4. КерамикаРост кристаллитовdL/dt = K / L,L – линейный размер,t – время,K - constLni – Ln0 = Kt (уравнение де Бурке)n=2 –n=3 –движущая сила: межфазная энергия границ зеренторможение на порах (или перенос в-ва через газовую фазупри p=2γ/Ln, γ - уд.пов.энергия, Ln – диаметр пор)n=4 – объемная диффузия (или перенос через газовую фазу приp=const)n=5 – поверхностная и граничная диффузияЛекция 4. КерамикаСтадии роста кристаллитовПервичная...Собирательная...Вторичная рекристаллизацияАномальный рост зерна,падение плотности керамикиЛекция 4.
КерамикаПримеры микроструктурЛекция 4. КерамикаФормальное описание усадкиdV/dt = -B * N * V (уравнение Ивенсена),V – текущий объем пор, V0 – начальный объем пор, N –концентрация дефектовdN/dt = - A N2A = a exp (-Ea/RT)B = b exp (-Eb/RT)Ln (V/V0) = -b/a exp (-∆E / RT) ln(aV0exp(-Ea/RT) t +1)V = V0 (q m t +1)-1/mq – скорость усадки в начальный момент спекания,m – интенсивность падения скорости в процессе спеканияЛекция 4.
КерамикаКомпозитыПринцип химического и физического соответствия – отсутствиедеградации свойств матрицы за счет загрязнения постороннимихимическими элементами или при образовании дефектов, ухудшающихфункциональные свойства (взаимная химическая инертность,отсутствие фазовых переходов, соответствие коэффициентовтермического расширения и пр.)-микрочастицы и глобулы в матрице,-слоистые композиты,-армирующие нити,-трехмерная сетка и пр.МАТРИЦАполимерыуглеродНАПОЛНИТЕЛЬстекловолокнауглеродное волокнометаллметаллкерамикаоксид металлакерамика (керметы)металл(ультракерметы)Al2O3TiCThO2керамикаCr, W-CrNi, CrMoкерамикаЛекция 4.
КерамикаСВОЙСТВАвысокая прочностьнизкая плотность,высокая теплопроводность,огнеупорность (~20000C)дисперсионное упрочнениежаропрочность, твердостьповышенная прочность,теплопроводность(газовые турбины)(износостойкость)(эмиссионные катоды)ВТСП (пиннинг), огнеупорыКерметWC, TaC, BCTiC-Co(Cr, Bi, W, Mo,Fe, Al…)твердостькарбидов +вязкостьметалла-Износоустойчивость-Удароустойчивость-ТермоустойчивостьКарбид бора в алюминииЛекция 4.
КерамикаРеакционное спекание ВТСП«Теплое»прессование,контакты-40,660'15'0,5Cu2OI/ImaxИнтегральное уширение пиков,02магнитная восприимчивость, А*м /кг1.0x10120'0,435,536,036,537,0240'37,585K49-53K0.0Nd-solid solution-4-1.0x10-4-2.0x10-4-3.0x10-4-4.0x10-4-5.0x10-4-6.0x10-4Tc~85K(за 10 минутпри 5500С)0R=Y, CuO, 550 C,воздух,10 мин.0R=Y, CuO, 700 C,воздух,10 мин.0R=Y, CuO, 850 C,воздух,10 мин.0R=Nd, CuO, 550 C,воздух,10 мин.-7.0x10204060T, K0,3Помол,механоактивацияY-Ba-O0,20,1050100150200250Помол, мин.Лекция 4.
Керамика80100Пенокерамика (Superfoams, ACCESS e.V.)2D оксидная тканьВТСП-керамикаПенополимер (матрица) –Заливка оксидным («нано»)порошком в связке –Выжигание органических компонент реплики –Спекание (пропитка расплавом, кристаллизация)3D керамическая пенаЛекция 4. КерамикаЛитература1.2.3.4.5.6.7.8.Ю.Д.Третьяков. Твердофазные реакции.М.: Химия, 1978.Yu.D.Tretyakov,N.N.Oleynikov,O.A.Shlyakhtin,Cryochemical Technology of advanced materials, Chapman& Hall, London, 1997, 319 p.Б.Е.Левин, Ю.Д.Третьяков, Л.М.Летюк. Физико-химическиеосновы получения, свойств и применения ферритов. М.:Металлургия, 1979.А.Вест.
Химия твердого тела. М.: Мир, 1988, т.1,2О.Уайэтт, Д.Дью-Хьюз, Металлы. Керамики. Полимеры., М.:Атомиздат, 1979У.Д.Кингери. Введение в керамику. М.: Изд-во лит-ры построительству, 1967, 494 с.Химическая технология керамики и огнеупоров, под. ред.П.П.Будникова и Д.Н.Полубояринова, М.:из-во лит-ры построит., 1972, 551 с.Я.Е.Гегузин, Физика спекания, М.: Наука, гла.ред. ф.-м.лит, 1984, 311 с.Лекция 4. КерамикаКонтрольные вопросы1.2.3.4.5.Какие типы оксидной и неоксидной керамики Вызнаете (классы по составу и функциональнымсвойствам)?Что такое конструкционная керамика, фаянс,огнеупоры, глазурь?Назовите «классические» типы керамическихкомпозитных материалов.Какие существуют основные методы получениякерамических материалов, в том числе – сложнойформы?Какие известны основные механизмы спеканиякерамики (краткое описание)?Лекция 4.
Керамика.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
