Акустопластический эффект при пластической деформации с наложением ультразвука . <...> Воздействие ультразвука на распределение элементов в наночастицах . <...> Влияние ультразвукового воздействия при компактировании порошков на свойства спеченных керамик. <...> Разработка ультразвуковых пресс-форм для сухого прессования нанопорошков . <...> Влияние УЗ-компактирования нанопорошка состава ZrO2–5%вес.Y2O3 на микроструктуру циркониевой керамики. <...> Анализ фазового состава нанокерамики Y-ТЦП методами ПЭМ. <...> Свойства циркониевой керамики, изготовленной с применением УЗ-компактирования и спеченной в вакууме . <...> Влияние УЗ-прессования нанопорошков YSZ на твёрдость, прочность и ударную вязкость керамики. <...> УЗ-компактирование порошка Pb(Zr,Ti)O3 и качество спечённой керамики . <...> 137 4 УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ УЗВ – ультразвуковое воздействие УЗО – ультразвуковая обработка КДО – кривая двойного отражения АПЭ – акустопластический эффект ОКР – область когерентного рассеяния РФЭС – рентгенофазовая электронная спектроскопия АСМ – атомно-силовая микроскопия УЗК – ультразвуковые колебания СЭМ – сканирующая электронная микроскопия ССМ – сканирующая силовая микроскопия РФА – рентгенофазовый анализ ВГД – высокого гидростатического давления НП – нанопорошок 5 ВВЕДЕНИЕ В последние годы в мире резко возрос интерес к наноструктурным материалам, обладающим уникальными свойствами вследствие проявления фундаментальных размерных свойств вещества в промежуточном диапазоне между молекулами и твёрдым телом [1–5]. <...> Для получения изделий из нанопорошков требуется провести их компактирование. <...> Одна из них состоит в том, чтобы обеспечить равномерное распределение плотности нанопорошка в компактах даже сложной формы, сохранить наноструктуру в прессовках для формирования наноразмерных зерен в процессе спекания, т. е. создать условия для подавления роста зерен и для спекания качественных нанокристаллических изделий с заданными функциональными <...>
Эффекты_мощного_ультразвукового_воздействия_на_структуру_и_свойства_наноматериалов_[электронный_ресурс].pdf
УДК 620.3(075.8)
ББК 30.3–3'3,1я73
Х24
Хасанов О.Л.
Х24
Эффекты мощного ультразвукового воздействия на структуру
и свойства наноматериалов: учебное пособие / О.Л. Хасанов,
Э.С. Двилис, В.В. Полисадова, А.П. Зыкова. – Томск:
Изд-во Томского политехнического университета, 2009. – 148 с.
В предлагаемом учебном пособии излагаются результаты исследования
физико-механических свойств керамик, изготовленных из нанопорошков
соответствующих составов методом сухого одноосного прессования при
одновременном воздействии ультразвука, приведены результаты исследований
распределения зерен и пор по размерам, плотности, микротвердости,
трещиностойкости и других характеристик полученных керамик.
Разработано в рамках реализации Инновационной образовательной
программы ТПУ по направлению «Материаловедение, наноматериалы и
нанотехнологии» и предназначено для магистрантов, специалистов в области
технологии конструкционной и функциональной керамики.
УДК 620.3(075.8)
ББК 30.3–3'3,1я73
Рецензенты
Доктор физико-математических наук, профессор ТУСУРа
С.Г. Еханин
Доктор технических наук, профессор ТУСУРа
Г.В. Смирнов
© Хасанов О.Л., Двилис Э.С.,
Полисадова В.В., Зыкова А.П., 2009
© Томский политехнический университет, 2009
© Оформление. Издательство Томского
политехнического университета, 2009
2
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Условные обозначения...................................................................................5
Введение ..........................................................................................................6
Глава 1. Особенности воздействия ультразвука на твердофазные
системы............................................................................................10
1.1. Влияние ультразвукового воздействия на твердофазный синтез.......10
1.2. Влияние ультразвукового воздействия на дислокационную
структуру кристалла ...........................................................................17
1.3. Механизм разрушения хрупких и пластичных материалов
при ультразвуковом воздействии......................................................20
1.3.1. Механизм хрупкого разрушения.............................................21
1.3.2. Механизм хрупко-пластичного разрушения..........................22
1.4. Акустопластический эффект при пластической деформации
с наложением ультразвука .................................................................24
1.5. Влияние кавитационного ультразвукового воздействия
на диспергирование порошковых материалов.................................28
Глава 2. Эффекты активации наноструктурных порошков мощным
ультразвуковым воздействием......................................................33
2.1. Влияние предварительной ультразвуковой обработки
на технологические свойства порошков...........................................33
2.2. Некавитационная УЗ-активация нанопорошков
ZrO2–5%вес.Y2O3, Al2O3 .....................................................................44
2.3. Особенности структуры наночастиц, активированных мощным
ультразвуковым воздействием ..........................................................55
2.4. Воздействие ультразвука на распределение элементов
в наночастицах ....................................................................................60
Глава 3. Влияние ультразвукового воздействия при компактировании
порошков на свойства спеченных керамик................................65
3.1. Разработка ультразвуковых пресс-форм для сухого
прессования нанопорошков ...............................................................66
3.1.1. Конструкции ультразвуковых пресс-форм
с радиально-подведёнными колебаниями..............................67
3.1.2. Конструкции ультразвуковых пресс-форм
с продольно-подведёнными колебаниями..............................68
3.2. Распространение ультразвука в среде нанопорошков
переменной плотности........................................................................71
3.3. Влияние УЗ-компактирования нанопорошка состава
ZrO2–5%вес.Y2O3 на микроструктуру циркониевой керамики.........74
3
Стр.3
3.3.1. Структурно-масштабная иерархия нанокерамики Y-ТЦП......78
3.3.1.1. Анализ фазового состава нанокерамики Y-ТЦП
методами ПЭМ.............................................................84
3.3.1.2. Дефектная субструктура нанокерамики Y-ТЦП ......84
3.3.1.3. Исследования микроструктуры нанокерамики
Y-ТЦП методами АСМ..............................................87
3.4. Свойства циркониевой керамики, изготовленной с применением
УЗ-компактирования и спеченной в вакууме ..................................91
3.5. Влияние УЗ-прессования нанопорошков YSZ на твёрдость,
прочность и ударную вязкость керамики.......................................104
3.6. УЗ-компактирование пьезокерамики Pb(Zr,Ti)O3.........................109
3.6.1. УЗ-компактирование порошка Pb(Zr,Ti)O3 и качество
спечённой керамики ...............................................................110
3.7. Оптическая Nd3+Y2O3 керамика из нанопорошков, спрессованных
статическим давлением с ультразвуковым воздействием............122
3.6.2. УЗ-компактирование стандартного порошка ЦТС-19 и
свойства спечённой пьезокерамики......................................114
3.8. Классификация эффектов УЗ-воздействия на компактируемые
порошки .............................................................................................130
Заключение..................................................................................................135
Список литературы.....................................................................................137
4
Стр.4