Введение
1 Керамические материалы на основе соединений Al2O3 и ZrO2 с высоким комплексом механических характеристик (литературный обзор) 18
1.1 Области применения керамических материалов системы Al2O3-ZrO2 18
1.2 Роль структурных и технологических факторов в получении высокопрочной керамики 21
1.3 Трещиностойкость керамических материалов 26
1.3.1 Методы оценки трещиностойкости 27
1.3.2 Механизмы повышения трещиностойкости материалов 31
1.4 Роль соединений с удлиненным и уплощенным обликом кристаллов в повышении трещиностойкости оксидной керамики 33
1.4.1 Применение углеродных трубок или волокон 34
1.4.2 Эффективность применения гексаалюминатов в качестве добавок, способствующих повышению трещиностойкости керамических материалов 36
1.5 Кристаллическое строение гексаалюминатов 40
1.6 Выводы 41
2 Материалы и методы экспериментальных исследований 43
2.1 Материалы, используемые для проведения исследований 43
2.2 Подготовка экспериментальных образцов 47
2.2.1 Диспергирование 47
2.2.2 Гранулирование и прессование компактов 49
2.2.3 Спекание 51
2.2.4 Шлифование и полирование экспериментальных образцов 53
2.3 Оценка плотности материалов путем измерения линейных размеров образцов 54
2.4 Определение кажущейся плотности, открытой и общей пористости, водопоглощения спеченных материалов 54
2.5 Измерение усадки спеченных образцов 56
2.6 Механические испытания материалов 56
2.6.1 Прочностные испытания по схеме трехточечного изгиба балочных образцов 56
2.6.2 Определение трещиностойкости материалов по стандарту SEVNB 57
2.6.3 Определение трещиностойкости материалов методом индентирования 59
2.6.4 Дюрометрические исследования 59
2.7 Подготовка микрошлифов для проведения структурных исследований 60
2.8 Электронная микроскопия 61
2.9 Рентгенофазовый анализ 62
2.10 Дилатометрический анализ 62
3 Формирование гексаалюмината стронция в алюмооксидной и алюмоциркониевой матричных композициях при нагреве в воздушной среде 63
3.1 Исследование процессов взаимодействия порошковых смесей системы Al2O3-SrO и Al2O3-ZrO2-SrO 65
3.1.1 Исследование порошковых материалов системы Al2O3-SrO 65
3.1.2 Исследование порошковых материалов системы Al2O3-ZrO2-SrO 71
3.2 Структура и свойства компактов систем Al2O3-SrO и Al2O3-ZrO2-SrO, нагретых до различных температур 76
3.2.1 Дилатометрические исследования, плотность и пористость компактных материалов систем Al2O3-SrO и Al2O3-ZrO2-SrO 76
3.2.2 Микроструктурные исследования материалов, спеченных при различных температурах 81
3.3 Механизм образования гексаалюмината стронция в смеси оксидов Al2O3 и SrO 87
3.4 Выводы 89
4 Структура и свойства композиционных керамических материалов 93
4.1 Рентгенофазовый анализ исследуемых материалов 93
4.2 Плотность и пористость спеченных материалов 94
4.3 Структурные исследования керамических композиционных материалов 101
4.3.1 Структура композиционных материалов системы Al2O3-ZrO2 с различным соотношением компонентов 101
4.3.2 Формирование структуры композиционных материалов системы Al2O3- ZrO2 с пластинчатыми кристаллами гексаалюмината стронция 106
4.4. Механические свойства многокомпонентной оксидной керамики 114
4.4.1 Дюрометрические исследования 114
4.4.2 Прочностные свойства керамических материалов при испытаниях на трехточечный изгиб 115
4.4.3 Определение трещиностойкости керамических материалов методом SEVNB 121
4.4.4 Определение трещиностойкости керамических материалов методом индентирования 124
4.5 Выводы 136
5 Апробация результатов экспериментальных исследований 139
5.1 Применение керамических композиционных материалов системы Al2O3 ZrO2 с включениями гексаалюмината стронция для изготовления эндопротезов тазобедренного и коленного суставов 139
5.2 Применение разработанных материалов в конструкции жидкостного хроматографа «Милихром А-02» 144
5.3 Применение результатов исследований для повышения твердости и износостойкости рабочих поверхностей изделий 145
5.4 Разработка режущих пластин из керамических композиционных материалов системы Al2O3-ZrO2 с включениями гексаалюмината стронция 146
5.5 Применение результатов работы в учебном процессе 150
5.6 Выводы 151
Заключение 153
Список литературы 157
