Введение
1. Проблемы изготовления нанокерамики и существующие методы их решения 15
1.1. Принципы изготовления компактных наноструктурных материалов 15
1.1.1. Условия формирования наноструктуры керамики 17
1.1.2. Микро- и макроструктура порошкового компакта 21
1.1.3. Частицы, агломераты и их свойства 23
1.1 4. Трение в порошковом компакте 25
1.1.5. Градиенты плотности в порошковых компактах 27
1.2. Методы компактирования нанопорошков 29
1.2.1. Модифицированные способы компактирования порошков 32
1.2.1.1. Холодное статическое прессование в закрытых пресс-формах 34
1.2.1.2. Горячее прессование 35
1.2.1.3. Изостатическое и квазиизостатическое прессование 35
1.2.1.4. Формование литьём 36
1.2.1.5. Динамические, высокоэнергетические и импульсные методы прессования 36
1.2.1.6. Применение добавок 37
1.1.2.2. Способы компактирования, использующие специфические свойства нанопорошков 37
1.2.2.1. Сверхпластичное формование в заданную форму, диффузионная сварка и горячая ковка 37
1.2.2.2. Компактирование с фазовыми превращениями 38
1.2.2.3. Сухое ультразвуковое квазирезонансное прессование 39
1.3. Теоретические модели компактирования порошков 39
1.3.1. Модель вероятностного заполнения пор 39
1.3.2. Модель волн напряжения при уплотнении тонких порошков 41
1.3.3. Микромеханистическая модель уплотнения и консолидации нанопорошков 42
1.4. Постановка задачи исследований 45
2. Определение характеристик компактируемых порошков на основе однопараметрического уравнения прессования в безразмерной форме 48
2.1. Однопараметрическое уравнение прессования порошков в безразмерной форме 49
2.1.1. Анализ перепада плотности прессовки вдоль оси прессования 53
2.1.2. Методика определения коэффициента уравнения прессования, перепада плотности, потерь усилия прессования и предельного давления 54
2.2. Учет упругих свойств порошкового тела 58
2.2.1. Методика построения кривых уплотнения с учётом упругого взаимодействия частиц порошка 58
2.2.2. Выделение на кривой уплотнения вклада упругой деформации 60
2.2.3. Компьютеризованная установка экспериментального построения кривых уплотнения in situ 63
2.3. Характеристики прессуемого порошкового тела 67
2.3.1. Алгоритм определения параметров модифицированного уравнения прессования и характеристики прессуемого порошкового тела 75
2.4. Параметры межчастичных связей прессуемого порошкового тела 77
2.5. Параметр качества порошкового тела 81
2.6. Выводы 83
3. Способы достижения равномерной плотности прессовок регулированием внешнего трения при сухом компактировании порошков 85
3.1. Анализ макродефектов, образующихся при сухом одноосном прессовании 85
3.2. Регулирование внешнего трения и упругого последействия конусностью пресс-формы 88
3.2.1. Варианты применения способа прессования в конической полости 96
3.3. Автовыравнивание плотности прессовки разнонаправленными силами внешнего трения 99
3.3.1. Коллекторные пресс-формы 110
3.3.2. Регулирование внешнего трения порошкового тела ультразвуковым воздействием 120
3.4. Выводы 122
4. Метод ультразвукового ком пактирования нанопорошков 125
4.1. Разработка ультразвуковых пресс-форм для сухого прессования порошков 125
4.1.1. Конструкции ультразвуковых пресс-форм с радиально-подведёнными колебаниями 126
4.1.2. Конструкции ультразвуковых пресс-форм с продольно-подведёнными колебаниями 128
4.2. Распространение ультразвука в среде УДП переменной плотности 130
4.2.1. Изменение акустических характеристик в компактируемом УДП 131
4.2.2. Механизмы воздействия мощного ультразвука на компактируемый УДП 136
4.2.3. Анализ влияния УЗ-воздействия на коэффициент внешнего трения и распределение плотности в прессовке 141
4.2.3.1.. УЗ-воздействие на коэффициент внешнего трения и
распределение плотности в прессовке при коллекторном способе
прессования 144
4.3. Влияние УЗ-воздействия на параметры уплотнения и
межчастичные связи УДП YSZ 146
4.4. Выводы 154
5. Влияние уз-компактирования удп на свойства прессовок и спечённых керамических материалов 157
5.1. Общие условия экспериментальных исследований 157
5.2. Влияние У3-компактирования УДП YSZ на микроструктуру
циркониевой керамики 159
5.2.1. Структурно-масштабная иерархия нанокерамики Y-ТЦП 163
5.2.1 Л. Анализ фазового состава нанокерамики Y-ТЦП методами
ПЭМ 169
5.2.1.2. Дефектная субструктура нанокерамики Y-ТЦП 169
5.2.1.3. Исследования микроструктуры нанокерамики Y-ТЦП методами АСМ 173
5.2.2. Выводы по разделу 179
5.3. Влияние ультразвукового прессования УДП YSZ на свойства циркониевой нанокерамики 180
5.3.1. Влияние прессования УДП YSZ под действием радиально-подведённых УЗК на параметры прессовок и спечённой керамики 180
5.3.1.1. Прессование образцов с фактором формы / = 0,6 180
5.3.1.2. Прессование образцов с фактором формы / = 0,12 192
5.3.2. Прессование УДП YSZ под действием продольно-подведённых УЗ-колебаниЙ 196
5.3.3. Выводы по разделу 202
5.4 Свойства циркониевой керамики, изготовленной с применением УЗ-компактирования и спечённой в вакууме 204
5.4.1. Микроструктура керамики, спечённой в вакууме после статического и УЗ-компактирования прессовок 209
5.4.2. Фазовый состав и параметры кристаллической структуры керамики 220
5.4.3. Элементный состав циркониевой керамики, спечённой в вакууме после статического и УЗ-компактирования прессовок 229
5.4.4. Выводы по разделу 231
5.5. Влияние УЗ-прессования УДП YSZ на твёрдость, прочность и
ударную вязкость керамики 233
5.6. УЗ-компактирование пьезокерамики Pb(Zr,Ti)03 239
5.6.1. УЗ-компактирование УДП Pb(Zr,Ti)03H качество спечённой керамики 239
5.6.2. УЗ-компактирование стандартного порошка ЦТС-19 и свойства спечённой пьезокерамики 244
5.7. Ультразвуковое и коллекторное компактирование УДП системы
ВаТІОз 256
5.7.1. Особенности прессуемости УДП Вао.б(Зго.зСао.і)ТіОз и микроструктура спечённой сегнетокерамики 256
5.7.2. Особенности прессуемости УДП (Ba,W)Ti03 и изготовление керамических корпусов СВЧ-смесителей 262
5.7.2.1. Выводы по разделу 267
5.8. Изготовление изделий из конструкционной и функциональной
нанокерамики разработанными методами 268
6. Эффекты активации удп мощным ультразвуковым воздействием 271
6.1. Влияние УЗ-воздействия на параметры кристаллической структуры УДП YSZ 271
6.2. Полиморфизм УЗ-активированных наночастиц 276
6.3. Классификация эффектов УЗ-воздействия на компактируемые порошки 280
7. Методы изготовления и свойства втсп-керамики на основе ультрадисперсных порошков 286
7.1. Применение УДП меди для твердофазного синтеза ВТСП- порошка 286
7.1.1. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез ВТСП 292
7.1.2. Ультразвуковое прессование ВТСП-порошка 295
7.1.3. Влияние условий прессования на спекание текстурированной ВТСП-керамики 298
7.1.4. Технологические режимы изготовления плотной текстурированной ВТСП-керамики из УДП 301
7.2. Электрофизические свойства ВТСП-керамики и разработанных изделий 302
7.2.1. Параметры ВТСП-экранов и объёмных СВЧ-резонаторов 303
7.2.2. Изготовление керамических ВТСП-сквидов 305
7.3. Акустические и упругие свойства ВТСП-керамики 307
7.3.1. Внутренние напряжения в ВТСП-керамике, изготовленной различными методами 311
7.4. Эффект повышения критической температуры в ВТСП-керамике, облучённой малыми дозами гамма-квантов 312
7.5. Выводы 319
Основные выводы 322
Литература 336
Приложения
