T. 329, №2 , 2018 г.

Низкотемпературное спекание корундовых порошков

Актуальность работы обусловлена необходимостью глубокой переработки минерального сырья и совершенствования технологии получения алюмооксидной керамики. Цель исследования: разработка методов активирования спекания керамики на основе Al2O3 путем механической обработки порошков в планетарной мельнице, добавления в шихту нанопорошков Al, Al2O3 и субмикронного порошка TiO2, применения метода искрового плазменного спекания. Методы исследования: ситовый анализ крупнодисперсных порошков с использованием анализатора А20, рентгенофазовый анализ исследуемых образцов, гидростатическое взвешивание для определения кажущейся плотности спеченных образцов, измерение микротвердости спеченных образцов с использованием микротвердомера ПМТ-3, измерение твердости HRA с помощью твердомера Роквелла. Результаты. Добавка нанопорошка Al2O3 в порошок корунда марки ГК-5 способствовала повышению плотности и микротвердости спеченной керамики. Такое активирующее влияние объясняется увеличением площади межчастичных контактов, которое связано с добавлением нанопорошка Al2O3. Механизм активирования спекания обусловлен повышенной структурной активностью и энергией поверхности нанопорошка Al2O3, которые определяются дефектностью кристаллического строения и малыми размерами частиц. Наиболее существенный прирост плотности наблюдался у керамики, содержащей 5…20 мас. % добавки нанопорошка Al2O3. Экспериментально подтверждено дополнительное активирование спекания нанопорошка Al2O3 при добавлении нанопорошка алюминия: наблюдалось снижение его пористости. Активирование спекания добавлением нанопорошка Al объясняется окислением алюминия и фазовыми переходами (эффект Хедвалла). Наибольшим активирующим эффектом обладала добавка нанопорошка TiO2 в порошок Al2O3: плотность спеченной керамики, содержащей 1,5 мас. % TiO2, достигала 3,48 г/см3.

Ключевые слова:

активирование, нанопорошки, прочная керамика, искровое плазменное спекание, механическое активирование, керамика, низкотемпературное спекание, алюмооксидная керамика, корундовые порошки, электронный ресурс, труды учёных ТПУ

Авторы:

Матренин Сергей Вениаминович

Ильин Александр Петрович

Кулявцева Светлана Владимировна

Скачать PDF