Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.
Донецк, Украина, Донецкий физико-технический институт им. А.А.
Галкина НАН Украины, 2005. - 182 стр.
Специальность 05.03.05 - Процессы и машины обработки давлением
Научный руководитель: к.ф.-м.н. Акимов Г.Я. Цель работы: Определение условий формирования из агрегированных ультрадисперсных оксидных порошков прессовок со структурой, обеспечивающей получение конструкционной керамики с высокими свойствами.
Научная новизна:
Получило дальнейшее развитие изучение закономерностей деформации, уплотнения и изменения структуры агрегированных ультрадисперсных керамических порошков при прессовании. Показано, что процесс ХИП таких порошков состоит, в общем случае, из пяти этапов: этапа перемещения и плотной укладки гранул, этапа деформации гранул и перемещения агрегатов, этапа деформации агрегатов и перемещения частиц, этапа дробления крупных частиц и этапа пластической деформации мелких частиц.
Впервые при анализе процесса ХИП керамических порошков использовано условие пластичности, учитывающее дискретность порошкового материала. Установлено, что при переходе от одного этапа прессования к другому коэффициент сдвигового сцепления порошкового материала увеличивается, а коэффициент внутреннего трения принимает ряд характерных значений,что позволяет определить прочность гранул и агрегатов частиц, структуру и механизм уплотнения порошкового материала на каждом этапе и сократить объем экспериментальных исследований.
Получило дальнейшее развитие теоретическое исследование процессов уплотнения и деформации пористых материалов в окрестности крупных пор. Разработана математическая модель уплотнения порошкового материала в окрестности крупной межагрегатной поры, которая от известной ранее модели отличается тем, что учитывает дискретную природу порошкового материала. С помощью модели показано, что увеличение коэффициента внутреннего трения a приводит к уменьшению крупных межагрегатных пор и способствует получению равномерной структуры материала; уменьшение коэффициента сдвигового сцепления снижает рабочее давление ХИП.
Впервые установлено, что повышение температуры обжига агрегированных ультрадисперсных порошков диоксида циркония от 700С до 1000С и проведение дезагрегирующей обработки до и после обжига приводит к увеличению коэффициента внутреннего трения и уменьшению коэффициента сдвигового сцепления. В результате повышается плотность прессовок, снижается давление начала очередного этапа ХИП, повышается плотность и прочность спеченной керамики. ОГЛАВЛЕНИЕ
1. Состояние вопроса по разработке и исследованию технологических операций получения керамических изделий с высоким уровнем свойств
Особенности технологии керамики.
Обзор методов формования керамических заготовок.
Механическая обработка неспеченных заготовок.
Процессы уплотнения керамических порошков и свойства прессовок.
Конструкционные оксидные керамические материалы.
2. Выбор материалов для исследований и методики проведения экспериментов.
Материалы.
Методика изготовления образцов.
Методики экспериментов.
Методика исследования обрабатываемости резанием прессовок керамических порошков.
3. Исследование процесса уплотнения агрегированных порошков холодным изостатическим прессованием.
Влияния давления холодного изостатического прессования на процесс уплотнения и структуру прессовок агрегированных
керамических порошков.
Теоретическое исследование и анализ процесса уплотнения агрегированных порошков при холодном изостатическом
прессовании.
Влияние режимов подготовки порошка на процесс уплотнения и свойства материала прессовок.
4. Влияние структуры и свойств прессовок керамических порошков на свойства спеченной керамики.
Влияние давления изостатического прессования на спекание и свойства керамики из диоксида циркония.
Влияние дезагрегации порошков диоксида циркония на свойства спеченной керамики.
Влияние температуры обжига порошков на свойства спеченной керамики.
5. Исследование операций формообразования порошковых заготовок и изготовление керамических изделий конструкционного и инструментального назначения.
Исследование операции формообразования порошковых заготовок керамических изделий холодным изостатическим прессованием.
Исследование механической обработки прессовок из оксидных керамических порошков, полученных холодным изостатическим прессованием.
Изготовление керамического порошка на основе диоксида циркония для изготовления конструкционной керамики.
Изготовление опытных партий изделий конструкционного и инструментального назначения по технологии, основанной на использовании холодного изостатического прессования.
Научный руководитель: к.ф.-м.н. Акимов Г.Я. Цель работы: Определение условий формирования из агрегированных ультрадисперсных оксидных порошков прессовок со структурой, обеспечивающей получение конструкционной керамики с высокими свойствами.
Научная новизна:
Получило дальнейшее развитие изучение закономерностей деформации, уплотнения и изменения структуры агрегированных ультрадисперсных керамических порошков при прессовании. Показано, что процесс ХИП таких порошков состоит, в общем случае, из пяти этапов: этапа перемещения и плотной укладки гранул, этапа деформации гранул и перемещения агрегатов, этапа деформации агрегатов и перемещения частиц, этапа дробления крупных частиц и этапа пластической деформации мелких частиц.
Впервые при анализе процесса ХИП керамических порошков использовано условие пластичности, учитывающее дискретность порошкового материала. Установлено, что при переходе от одного этапа прессования к другому коэффициент сдвигового сцепления порошкового материала увеличивается, а коэффициент внутреннего трения принимает ряд характерных значений,что позволяет определить прочность гранул и агрегатов частиц, структуру и механизм уплотнения порошкового материала на каждом этапе и сократить объем экспериментальных исследований.
Получило дальнейшее развитие теоретическое исследование процессов уплотнения и деформации пористых материалов в окрестности крупных пор. Разработана математическая модель уплотнения порошкового материала в окрестности крупной межагрегатной поры, которая от известной ранее модели отличается тем, что учитывает дискретную природу порошкового материала. С помощью модели показано, что увеличение коэффициента внутреннего трения a приводит к уменьшению крупных межагрегатных пор и способствует получению равномерной структуры материала; уменьшение коэффициента сдвигового сцепления снижает рабочее давление ХИП.
Впервые установлено, что повышение температуры обжига агрегированных ультрадисперсных порошков диоксида циркония от 700С до 1000С и проведение дезагрегирующей обработки до и после обжига приводит к увеличению коэффициента внутреннего трения и уменьшению коэффициента сдвигового сцепления. В результате повышается плотность прессовок, снижается давление начала очередного этапа ХИП, повышается плотность и прочность спеченной керамики. ОГЛАВЛЕНИЕ
1. Состояние вопроса по разработке и исследованию технологических операций получения керамических изделий с высоким уровнем свойств
Особенности технологии керамики.
Обзор методов формования керамических заготовок.
Механическая обработка неспеченных заготовок.
Процессы уплотнения керамических порошков и свойства прессовок.
Конструкционные оксидные керамические материалы.
2. Выбор материалов для исследований и методики проведения экспериментов.
Материалы.
Методика изготовления образцов.
Методики экспериментов.
Методика исследования обрабатываемости резанием прессовок керамических порошков.
3. Исследование процесса уплотнения агрегированных порошков холодным изостатическим прессованием.
Влияния давления холодного изостатического прессования на процесс уплотнения и структуру прессовок агрегированных
керамических порошков.
Теоретическое исследование и анализ процесса уплотнения агрегированных порошков при холодном изостатическом
прессовании.
Влияние режимов подготовки порошка на процесс уплотнения и свойства материала прессовок.
4. Влияние структуры и свойств прессовок керамических порошков на свойства спеченной керамики.
Влияние давления изостатического прессования на спекание и свойства керамики из диоксида циркония.
Влияние дезагрегации порошков диоксида циркония на свойства спеченной керамики.
Влияние температуры обжига порошков на свойства спеченной керамики.
5. Исследование операций формообразования порошковых заготовок и изготовление керамических изделий конструкционного и инструментального назначения.
Исследование операции формообразования порошковых заготовок керамических изделий холодным изостатическим прессованием.
Исследование механической обработки прессовок из оксидных керамических порошков, полученных холодным изостатическим прессованием.
Изготовление керамического порошка на основе диоксида циркония для изготовления конструкционной керамики.
Изготовление опытных партий изделий конструкционного и инструментального назначения по технологии, основанной на использовании холодного изостатического прессования.