автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.11, диссертация на тему:Композиционные нанофрагментированные материалы микроволнового синтеза

У04617037 На правах рукописи

Г7'

Сперанская Ксения Александровна - '

КОМПОЗИЦИОННЫЕ НАНОФРАГМЕНТИРОВАННЫЕ МАТЕРИАЛЫ МИКРОВОЛНОВОГО СИНТЕЗА

Специальность 05.17.11 - технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 9 ДЕК 2010

Санкт-Петербург 2010

004617087

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор СУВОРОВ Станислав Алексеевич Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор ОРДАНЬЯН Сукяс Семенович кандидат технических наук ЗАЙЦЕВ Геннадий Петрович

Ведущая организация - ООО «Вириал», Санкт-Петербург

Защита состоится «<//» (¡гюх^иР 2010 года в —» час. на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.230.07 при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)» по адресу: 190013, Санкт-Петербург, Московский пр., 26, ауд. 61.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)».

Отзывы и замечания на автореферат в одном экземпляре, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 190013, Санкт-Петербург, Московский пр., 26, ученый совет, тел.: (812) 494-93-75, факс: (812) 712-77-91. E-mail: dissovet@lti-gti.ru.

Автореферат разослан <</? 2010 г.

Ученый секретарь

совета д.т.н., профессор

И. Б. Пантелеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы:

Высокотемпературные неметаллические композиционные материалы находят все большее применение в технике высоких температур благодаря способности работать при повышенных п очень высоких гемнерагурах в условиях механических, химических и других нагружешш.

Перспективным представителем пото класса материалов являются корундоциркониевые композиции, которые по своим свойствам при высоких температурах превосходят жаропрочные сплавы п находятся на уровне изделии из нитрида кремния. Научно-технической проблемой остается обеспечение воспроизводимости высоких значений показателей механических характеристик материалов конструкционного назначения, в том числе корундоциркониеных материалов.

СВЧ энергетика - занимает ведущие позиции в ряду энергосберегающих технологий. При воздействии энергии волн СВЧ диапазона на материалы с низкой электро- и теплопроводностью, к которым относятся большинство оксидных материалов, происходит разогрев материала за счет поглощения электромагнитной энергии. максимальный эффект наблюдается на внутренних границах поликристаллических тел. что невозможно при нагреве внешними источниками тепла.

Высокотемпературные неметаллические материалы конструкционного назначения, в виде изделий, имеют значительный разброс показателей физико-механических свойств из-за макро- и микродефектов, прежде всего на границах раздела фаз. Создание нового поколения неметаллических композиционных материалов с привлечением способов эффективного управления состоянием межзеренной фазой поликристаллического тела, может быть признано перспективной и актуальной научно-практической задачей.

По теме диссертации выполнены работы согласно аналитической ведомственной целевой программе «Роль научного потенциала высшей школы» раздел 2.1 «Проведение фундаментальных исследований в области естественных, технических и гуманитарных наук» по теме: «Фазовые преобразования в системах тугоплавких оксидов и бескислородных соединений».

Целью работы является изучение формирования микроструктуры корундоциркониевого материала под воздействием ЭМП СВЧ диапазона и разработка

технологии термической обработки изделий нагревом внутренними источниками тепла.

Для достижения цели решены следующие задачи:

1) Исследованы физические эффекты, реализующиеся при воздействии ЭМП СВЧ диапазона на фазы корундоциркониевого материала.

2) Определены критерии согласования системы СВЧ г енератор - камера стоячей волны - диэлектрическая нагрузка.

3) Оптимизированы параметры технологических операций получения корундоциркониевого материала нанофрагментированной микрострукту ры.

4) Проведена практическая оценка поведения изделий корундоциркониевого состава в условиях экстремальных термомеханических нагрузок.

Научная новизна:

Выявлены закономерности взаимодействия фаз корундоциркониевого материала с переменным полем электромагнитных воли сантиметрового диапазона.

При воздействии переменного магнитного поля на частично стабилизированный диоксид циркония реализуется последовательность иерархически взаимосвязанных физических эффектов: проявление диоксидом циркония диамагнитных свойств, приводящих, з-процессе высокочастотного перемагничивания. к структурному переходу - декристаллизации и. как следствие, скачкообразному росту потерь проводимости, вызывающих лавинообразный рост температуры материала.

Соотношения размерных параметров диэлектрика и электромагнитного поля определяет распределение напряженностей электрической и магнитной составляющих поля и. как следствие, распределение температуры в объеме нагреваемого изделия.

Действие составляющих электромагнитного поля на корундоциркониевую композицию, содержащую фазы разной электромагнитной природы, инициирует формирование функционально-организованной структуры поликристаллического тела.

Практическая ценность работы:

Получено эмпирическое соотношение, описывающее условия согласования

системы: СВЧ генератор - камера стоячей волны - изделие, связывающее длину

волны излучения и площадь сечения пучности энергии с электромагнитными

свойствами и геометрическими параметрами изделия.

Разработаны принципы проектирования технологической системы СВЧ

нагрева и создана установка высокотемпературного нагрева изделий из оксидных 4

материалов на частоте 2.45 ГГц. Оптимизированы параметры термообработки корундоциркониевых изделий машиностроительного назначения.

Термообработкой в ЭМП поле СВЧ диапазона иол\чены изделия корундоциркониевого состава наиофра1 мсптпрованной микроетр\ кнуры. организованной по принципу упрочнения корундовой-матрицы нанострукгурной циркониевой фазой (а,„, = 1200-1250 МГ1а. IIV 17-19 Illa. К,, - 24-28 М11а'м,:) при относительно высокой статистической надежности для неметаллических материалов (модуль Вейбулла - 14-15).

Апробация работы: Результаты исследований доложены 23 ноября 2007 г. на 11-м международном семинаре-ярмарке «Российские lexno.ioimi для индустрии. Нанотехиологни в электронике, энергетике, экологии и медицине», г. Санкт-Петербург: 4 июля 2008 г. на конференции «Применение дисперсных порошковых систем в промышленных технологиях»: 28 октября 2008 г. на 2-ом Всероссийском форуме студентов, аспирантов и молодых ученых «Науки и инновации в технических университетах». г. Санкт-Петербург; по материалам научно-технических конференций «Химия и химическая технология в XXI веке». г.Томск и «Высокотемпературные материалы и технологии в XXI веке», г. Москва в 2008 году опубликованы тезисы докладов.

Публикации: По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе 2 статьи и тезисы докладов конференций.

Структура и объем диссертации: Диссертация состоит из введения. 6 глав, заключения, списка литературы и приложений. Содержит 133 страницы машинописного текста. 67 рисунков, 28 таблиц, список литературы, включающий 129 наименований на 13 страницах.

СОДЕЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава посвящена аналитическому обзору технической литературы по теме диссертации. Уровень прочности поликристаллических материалов связан с видом, месторасположением и количеством дефектов, наследуемых и привнесенных технологическими операциями. По границам элементов микроструктуры располагаются наиболее значимые дефекты, приводящие к существенному снижению уровня физико-механических свойств материалов. Наноструктуры с большим количеством границ могут пластически деформироваться за счет скольжения по границам, что позволяет их использовать как твердофазный агент для соединения других (иногда разнородных) микроразмерных фрагментов.

Ирм воздействии переменною э.тектрома! нитного ноля на диэлектрики поглощение энергии происходит подпои поверхностью подикристаллического материала, включая поверхность дефектов, что ведет к опережающем) разогреву и развитию микрондастической деформации, преимущественно по границам фаз.

При взаимодействии диэлектриков с ")М1(" СВЧ диапазона реализуются следующие эффекты: эффект электротермодиффузиоиного переноса массы, эффект вибрационного влияния на заряженные частицы (иодеромо горное влияние), плазменный эффект. Установлено, что магнитная составляющая ЭМП оказывает существенное влияние на поведение вещества, одно и го же вещество может проявлять свойства металла. полупроводника. диэлектрика. Структура по.тикристаллических материалов, содержащих 3с1 ионы, под действием переменног о магнитного поля, подвергается твердофазной трансформации с образованием «наностекда» при температурах гораздо ниже температу р плавления.

Неоднородность распределения напряженности электрической и магнитной составляющих ЭМГ1 в диэлектрике является причиной возникновения градиента температур. Для снижения градиентов используют: генераторы, работающие на разных частотах, изменение хода электромагнитной волны, вращение изделий в электромагнитном поле во время нагрева, гибридные схемы нагрева, что эффективно при проведении низкотемпературных процессов и ставит, задачи по разработке способов однородного и воспроизводимого высокотемпературного СВЧ нагрева изделий.

Система А ЬОз^гСЬ является объектом многочисленных исследований. Высокий модуль упругости Л1 >(); ограничивает рост включений /гОд и благоприятствует сохранению его в тетрагональной модификации. ЛЬО? и ZrOl являются сосуществующими фазами различной электромагнитной природы, в результате полевого воздействия подвергаются избирательном} разогреву, что позволяет проектировать получение материалов с уникальными микроструктурами и высокой прочности.

------Микроволновый нагрев- корундонирконпсвых— композиций может быть

использоваться для изготовления изделий с высокой прочностью. Длительное воздействие ЭМП СВЧ диапазона на корундоциркониевые композиции приводит к интенсивному росту зерен корунда.

Во второй главе приведены характеристики сырьевых материалов для изготовления образцов и изделий корундшшркониевого состава. Композиции составляли из коммерческих порошков электрокорунда марки А25 («Бокситогорский 6

глинозем») со средним размером зерна 1 мкм и глинозема марки ГР I («Ьоровпчскпи комбинат огнеупоров») со средним размером зерна 1.5 мкм и растворимые соли алюминия, циркония и иттрия: Л1(804)_^НГ121Ь(). /г()С1г811:(). У(С11,С'()()Ь411:(). для которых содержание на прокаленное вещество: АЬО;, - 14 мае."о. /гО: -38 мае. "о. - 35 мас.% соответственно. I! результате многочисленных опытов

установлены условия равномерного распределения компонентов в объеме материала. В работе использованы методы определения химического и фазового состава и структуры материалов, методики испытания образцов при определении механических характеристик, а также моделирование структуры шергетичееких полем"! в камере-резонаторе СВЧ печи.

В третьей главе изложены результаты изучения -эффектов, возникающих при действии ЭМ11 СВЧ диапазона на фазы кору ндоциркониевого материала.

Разогрев образцов проводили в камере-резонаторе волноводного гипа СВЧ печи, устанавливая термостаты с образцами в зонах максимумов напряженности электрического и магнитного поля (рис. 1).

Рисунок 1 - Схематическое распределение уровней напряженности Е и Я полей в камере волноводного типа и месторасположение термостатов( 1) с испытуемыми образцами (4) Контроль температу ры: 2 - радиометр. 3 - термопара

Рост температуры образцов АЬО;, и 7гО; в электрическом поле происходил с разной скоростью, темпом разогрева было возможно управлять изменением величины энергии генерируемой магнетроном (рис.2 Е).

В магнитном поле образец АЬО-; практически не разогревался. Разогрев образца 7дО: в начальный период происходил медленно и при достижении 150-200°С переходил в режим лавинообразного неуправляемого роста температуры (рис.2 И).

Е < - Н

Рису нок 2 - Динамика разогрева ЛЬО-, и /,г02 в £ и Я полях

Аналогично Хг02 происходил разогрев образцов эвтектического состава, который во всех опытах заканчивался тепловым пробоем, вследствие роста потерь проводимости, вызванных образованием тонких пленок эвтектического расплава на межфазных границах.

Фазовый состав циркониевого материала до нагрева представлен смесью кубической и тетрагональной модификации диоксида циркония (рис.3 а). После нагрева в магнитном поле, произошло существенное снижение интенсивности дифракционных максимумов (рис.3 б), что может свидетельствовать об аморфизации структуры. Скачкообразные фазовые переходы под воздействием переменного магнитного поля 2.45 ГГц в кристаллических нанокластера.х с образованием структуры «наностекла». установлены для ферромагнетиков.

Вид скола образца диоксида циркония нагретого в электрическом поле соответствует межзеренному разрушению материала (рис. 4 Е). На поверхности скола образца, нагретого в магнитном поле, присутствуют участки транскристаллитного разрушения (рис.4 Я).

Определение магнитных характеристик диоксида циркония в СВЧ диапазоне проводили совместно со специалистами «НИИ «Феррит-Домен» (г. Санкт-Петербург) резонаторным методом, в диапазоне частот от 0.5 до 8 ГГц.

Измерения с использованием коаксиального резонатора, проводили на образцах в виде пластинок кольцевого сечения с размерами: О = (16 - 0.2) мм; ¿1 = (7 + 0.2) мм; г = 0.5^-0.6 мм. Съемку амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) осуществляли в интервале температур 140-200°С. с шагом 10°С для пустого и нагруженного

г Рисунок 3 - Рентгенограммы поверхности

/ аншлифа 7.Ю: до (а) и после (б) нагрева в

Н поле.

Рисунок 4 - Структура скола циркониевого материала

резонатора. На рисунке 5 приведен фрагмент АЧХ на частоте 2,43 ГГц при температуре 150°С.

[ДБ]

-яа.о

—

1

штс? 1 ТЗдС

Гп\ 5Ь,о

2.430 2,43$ 2.440 Частота, ГГц

Рисунок 5 - Фрагмент АЧХ '¿г02 на частоте 2,43 ГГц

Если крутизна скатов и глубина резонансной кривой резонатора с образцом (рис.5 кривая (2)) меньше, чем у пустого резонатора (кривая (1)), то в системе возникают условия резонансного поглощения энергии, что наблюдали при съемке АЧХ нагруженного резонатора в интервале температур 140-200°С. Ход температурных зависимостей истинной {¡и") части комплексной магнитной проницаемости (а) позволяет отнести ZЮ2 к группе диамагнегиков. Положительные значения (р.") (б) свидетельствуют о поглощении энергии переменного магнитного поля при частоте 2,43 ГГц (рис, 6)..;;; ... ..- 1,,.:, . ...

1

я

г

-Ч-МИЛ

»и мз «з »и т ив ш я»

( "V

^ 1 г 5 1 V- к 1 1 X к ...1 ^ 71

«К» к ч

1 \

/

Ъмкркт№а>*с

Рисунок 6 - Температурные зависимости истинной [р.') и мнимой (¡х'') частей магнитной проницаемости 2гСК

Проявление диоксидом циркония диамагнитных свойств, приводящих, к

структурному переходу - декристаллизации и, как следствие, росту потерь

проводимости, вызывает ускоренный разогрев материала, что в композициях с

оксидом алюминия может приводить к возникновению теплового пробоя и

разрушению структуры. . ^ • « ., . ,'' • • .. .,,

В четвертой главе рассмотрена технология СВЧ нагрева изделий. Волновая

природа электромагнитного поля обуславливает возникновение градиентов

напряженности Е и Н полей и, как следствие, температуры в объеме нагреваемых изделий.

Для получения распределения электрических и магнитных полей в камере -резонаторе СВЧ печи волноводного типа использовали программу Microwave Studio, адаптированную для нагруженных резонаторов специалистами СПбГПУ. В исследованиях использовали одномодовую камеру стоячей волны с генератором СВЧ энергии на частоте 2,45 ГГц, длина волны Л = 12,3 см. Распределение ЭМ энергии в ненагруженной камере СВЧ печи представлено на рисунке 7.

1 - максимум напряженности Е поля

2 - максимум напряженности Н поля

F. „Я

Рисунок 7 - Модель распределения Е и Н полей в резонаторе Зона пучности представляет собой столб элептического сечения вдоль вектора электрической составляющей поля с максимальной напряжённостью в центре и падением к периферии. По длине камеры укладывается целое число полуволн.

Модельные и физические эксперименты проводили, располагая в центре средней пучности энергии пластины корундоциркониевого состава с различным коэффициентом формы (отношение объема тела V к площади внешней поверхность 5„) (табл.1)

Таблица 1 - Объекты исследования

Форма тела (квадратная пластина) щ *

Коэффициент формы кФ= v/s„ 0,33 0,2 0,15

Напряженность электрического поля относительно равномерно распределена по поверхности пластины (Кф=0,33) (рис.8 Е). Зоны максимальной напряженности магнитного поля локализованы по вертикальным сторонам пластины (рис.8 Н). Структура теплового поля отражает распределение напряженностей составляющих

штгш^-ш^. Е т-■■•■ н яшштт^я т

Рисунок 8 - Распределение электрического, магнитного и теплового поля в пластине (Кф=0,33)

Пластины корундоциркониевого состава (Кф=0,33) после их СВЧ нагрева разрушены, т.к. вдоль вертикальных сторон пластин образовались локальные зоны перегрева с разрушением структуры материала.

Распределение напряженности электрического поля в пластине (Кф=0,2) остается относительно равномерным (рис.9 Е), с максимумом напряженности магнитного поля в центре (рис.9 Н) Расчетный градиент температуры составил 180°С с максимумом в центре (рис.9 Т).

шш

Ш

н

Рисунок 9 - Распределение электрического, магнитного и теплового поля в пластине (Кф=0,2)

Результаты нагревов соответствовали результатам моделирования, в центре пластин образовалась зона перегрева

Напряженности электрической и магнитной составляющих ЭМП в пластине (.Кф=0,15) распределены наиболее равномерно (рис.10), образцы после нагревов не имели дефектов.

|

Б ш шн шжМт

Рисунок 10 - Распределение электрического, магнитного и теплового поля в пластине (Кф=0,15)

Исходя из экспериментальной зависимости получено эмпирическое соотношение, связывающее: электромагнитные параметры обрабатываемого изделия (е,ц). коэффициент формы изделия V/S„ с длиной используемой волны излучения Я и площадью сечения «пучности» энергии S в камере:

где А- длина волны СВЧ излучения в камере;

5 у - площадь сечения «пучности» ЭМ энергии в камере

—Г" ^ Кп--печи;

Л- ' кп - коэффициент поглощения ЭМ энергии материалом;

- коэффициент формы изделия.

Проведены исследования воспроизводимости скорости нагрева образцов в зависимости от количества и их расположения относительно линий напряженности электрической и магнитной составляющих ЭМП.

Выявлено существенные расхождения средних скоростей разогрева пластин (Кф=0,15) в параллельных опытах в зависимости от количества изделий и их расположения относительно линий электрической и магнитной составляющих поля. Оптимальным вариантом, который обеспечивает воспроизводимую скорость разогрева изделия в интервале 20 - 600°С является установка термостата с одним изделием, расположенного перпендикулярно линиям электрического поля, что соответствует минимальной величине градиента напряженности по объему изделия.

В процессе СВ;Ч нагрева не вся энергия, генерируемая магнетроном, расходуется на нагрев изделия. В зависимости от уровня согласования системы, поступающая в камеру энергия может поглощаться изделием или отражаться.

В процессе нагревов регистрировали изменение величин генерируемой, поглощенной и отраженной энергии по . этапам нагрева (рис.11). При высоком начальном уровне согласования системы в интервале температур от 20 до 1300°С -величина отраженной энергии минимальна, в дальнейшем в процессе нагрева и изменении электрофизических свойств материала, происходит рассогласование системы и доля отраженной энергии увеличивается. .

| 150 т 100

Рисунок 11 - Распределение энергий при СВЧ нагреве

го 30 35 40 45 50 55

При оптимальном режиме разогрева изделий корундоциркониевого состава в

форме пластины размерами 13x13x5 мм в камере-резонаторе СВЧ печи на частоте

2,45 ГГц до максимальной температуры 1600°С в течение 51,5 мин, расход энергии

при приведенном балансе составляет 80 Вт.

В питой главе описаны параметры технологических операций изготовления

корундоциркониевых материалов для получения изделий нанофрагментированной 12

микроструктуры, в которой наноструктурная фаза диоксида циркония сопрягает микроразмерные частицы фазы корунда.

В исследованиях использовали композиции, представленные в таблице 2.

Таблица 2 - Составы композиций

Состав Электрокорунд А25 Глинозём ГРТ У:0/ сверх 100%

1 80 - 20 ' 1

2 - 80 20 1

*- использовали в виде растворимых солей Хг0С12-8Н20 и (С1 ГСО()ЬУ-411:0

Порошки электрокорунда и глинозема в исходном состоянии сильно агрегированы - 60% агрегатов частиц имеют размеры 50-60 мкм. Шихты готовили мокрым вибросмешением компонентов, полученный шликер сушили и прокаливали. Дисперсность полученных шихт определяли па лазерном анализаторе частиц Мюго51гег 201.

Гранулометрический состав технологической шихты имеет средний размер частиц 1-3 мкм (рис.12), и обладает хорошей агрегативной устойчивостью. Компоненты шихты распределены равномерно в объеме смеси на уровне исходных размеров частиц, способствующем формированию материала мелкокристаллической структуры.

\

■ • .. / \ Рисунок 12- Дифференциальная кривая

! распределения частиц по размерам в

\ шихте на основе электрокорунда

Для формования сырца оптимизированы параметры влажности пресспорошка и давления прессования, обеспечивающие получение спеченных образцов с относительной плотностью не менее 98%. Прессование заготовок из масс на основе электрокорунда и глинозема использованных марок необходимо проводить при разных давлениях и влажностях масс: А25 - Ру;,= 200 МПа (XV = 5%). ГРТ -?ул- 400 МПа(\У= 15%).

Заготовки в виде брусков и пластин для исследования- микроструктуры материала и механических свойств, отпрессованные при оптимизированных

КйШвШЖШЯУШНШ а ШМНшвшННН о

Рисунок 14 - Микрострукту ра скола корундоциркониевого материала

В процессе СВЧ термообработки под действием пондеромоторных сил ЭМГ: происходит развитие процесса микропластической деформации фазы на основе диоксида циркония по пленкам эвтектического расплава, за счет локального

параметрах, подвергли спеканию в электрической печи при максимальной температуре 1700"С. Относительная плотность образцов составила 98 - 99%. Половину спеченных образцов из каждого состава подкорми нагреву в СВЧ печи до конечной температуры 1600°С по режиму 20 - 600 - 204. 'мин. 600 - 1300 -4(ГС' мин. 1300 1600 - 90°С мпн. время обработки составило 50 минут.

Для исследования микроструктур использовали аишлифы образцов после конвективного спекания (рис. 13 а) и после СВЧ юрмообрабозки (рис. 13 б). Анализом микроструктур установлено, что средний размер фрагментов оксида алюминия изменился в процессе СВЧ термообработки от I - 1.5 мкм до 2 - 4 мкм.

Рисунок 13 - Микроструктура поверхности корундоциркониевого материала

Поверхность скола материала после конвективного спекания сложена зернами! обеих фаз изометрической формы (рис.14 а). Фаза на основе диоксида циркония по данным рентгеновского микроанализа содержит ЛЬО- 16-30%. Zr02 70-84%. Появляющийся при максимальной температуре спекания 1700°С на межфазных] границах АЬО> и '¿т02 эвтектический расплав, исходя из массового соотношение компонентов, образует пленки толщиной 80 -100 нм.

перегрева контактных поверхностей фаз в условиях скоростного разогрева материала ' внутренними источниками тепла. Поверхность скола после СВЧ термообработки представляет собой монолитное образование, сложенное зернами корунда и прослойками фазы на основе диоксида циркония (рис.14 б). [ При увеличении 20000 крат в структуре фазы на основе диоксида циркония

| отсутствуют отдельные фрагменты с размером более 100 нм. поэтому возможно предположить, что фаза на основе диоксида циркония образует наноструктуру с эвтектикой и областями колоний наноразмерных доменных образований диоксида циркония (рис.15 а. б).

Рисунок 15 - Структура светлой фазы

Термообработка в СВЧ печи обеспечивает удвоение величин предела прочност и материала и стабильно высоким значениям твердости при повышении нагрузки от 30 до 100 кг и высоким значениям коэффициента вязкости разрушения Кк- (табл.3).

Таблица 3 - Механические свойства___

Свойство Конвективное спекание С дополнительной СВЧ термообработкой

Модуль нормальной упругости. Еч. ГПа 340 ± 10 390 ± 10

Предел прочности при изгибе. о„1Г, МПа 590± 30 1190 ± 60

Предел прочности при разрыве. аоазр. МПа 270 ± 30 540 ± 40

Твердость. ГПа (нагрузка на индентор) 11-12(30 кг) 18-19 (30 кг) 17-18 (100 кг)

Трещиностойкость (индентированием). МПа-м1/2 6-8 24-28

По значениям показателей величины предела прочности при изгибе 15 образцов рассчитано значение модуля Вейбулла. которое составило не менее 14. что подтверждает высокую стабильность свойств разработанного корундоциркониевого

материала. По сущеегвуюшим оценкам изделия с такими значениями модуля Вейбу.т.т; могут быть использованы в виде изделий ответственного назначения.

В шестой главе приведены результаты испытаний изделий корундоциркониевого состава » условиях воздействия экстремальных термомеханических nui ру зок.

Разработанные порядок и параметры технологических операций использованы при изготовлении опытных изделий - сменных многогранных режущих пластин квадратного профиля. Спеченные в иектрической печи изделия плотностью 98% подвергли заточке на специализированном оборудовании по ГОСТ 19042-80.

Для подтверждения влияния ')МП на формирование структуры корундоциркониевой композиции устойчивой к образованию трещин, были проведены сравнительные термообработки но отработанному режиму до максимальной температуры 1600°С. нагревом внешними источниками тепла - в печи Таммана и нагревом внутренними источниками тепла - в СВЧ печи. Лабораторные! испытания проводили при токарной обработке нержавеющей стали. На режущей! кромке конвективно спеченного материала (рис.16 а) и материала подвергнутого конвективной термообработке (рис.16 б) образовались " сколы, на изделии^ подвергнутом СВЧ термообработке скол отсутствовал (рис. 16 в).

Рисунок 16 - Вид изделий после испытаний при токарной обработке стали

Опытные испытания разработанных изделий проводила ООО «Научно-производственная фирма «ИНТЕХ» (г. Санкт-Петербург). Для сравнения испытаниям! подвергали промышленные конвективно спеченные резцы корундоциркониевого; состава фирмы «Ре1с1тиЫе» и горячепрессованные марки ВОК-71 состава корунд-) карбид титана. Результаты сравнительных испытаний при токарной обработку заготовок из нержавеющей стали и физико-технические характеристики изделий представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Сравнительные характеристики изделии

Марка изделия, материал Метод изготовле ния Износ, мм Характер износа Фим ха ко-техпические рактеристики

МПа HV. J Кк, ГПа ! мпа-м"

SN-60r AI:0,-Zr0:(Y> Спекание на воздухе 0.2 скол 600 22 17

КЦ-ТО. А1;0, - ZrO;(Y) Спекание на воздухе + СВЧ ТО 0.08 - 0.1 без скола 1190 IX | 26

ВСЖ-71. АЬО-.-TiC Горячее прессование 0.08 без скола { 650 17 ; 8

По результатам испытании получено заключение: режущие пластины корундоциркониевого состава, прошедшие термическую обработку нагревом электромагнитным полем СВЧ диапазона, по величине и характеру износа при токарной обработке нержавеющей стали находятся на уровне горячепрессованных промышленных изделий из композиционных материалов.

ВЫВОДЫ

]. Исследованы закономерности и параметры трансформаций, возникающих при воздействии ЭМП СВЧ диапазона на фазы корундоциркониевого материала.

2. Взаимодействие частично стабилизированного диоксида циркония с переменным магнитным полем СВЧ диапазона сопровождается проявлением материалом магнитных свойств, что приводит к декристаллизации структуры 2гО: и в композициях с оксидом алюминия обеспечивает формирование функционально-самоорганизованной структуры поликристаллического тела.

3. Определены критерии согласования системы СВЧ генератор - камера стоячей волны - нагреваемый объект по уровню добротности. Получено эмпирическое соотношение, описывающее связь электромагнитных свойств и геометрических параметров объекта с длиной волны излучения и площадью сечения пучности энергии.

4. Разработаны принципы проектирования технологической системы СВЧ нагрева и создана установка высокотемпературного нагрева изделий из оксидных материалов на частоте 2,45 ГГц. Оптимизированы параметры термообработки корундоциркониевых изделий машиностроительного назначения.

5. Реализован процесс высокотемпературной термической обработки изделий корундоциркониевого состава с использованием СВЧ энергии. Нагрев

17

нолпкрнеталлических материалов в ноле электромагнитных волн обеспечивает снижение критических дефектов микроструктуры за счет взаимосвязанного пространственно-временного воздействия электромагнитного и теплового полей, что повышает сопрот ивление материала зарождению и распространению трещин.

Термическая обработка изделий из композиций оксидных диэлектриков обеспечивает формирование материала напофрагмептированной структуры с высокой сопротивляемостью к сколу, что на порядок повышает' ресурс эксплуатации изделий и ставит их на уровень горячеиреееованных изделий из композиционных материалов.

6. Получены изделия корундонирконневого состава машиностроительного назначения со структурой, организованной но принципу упрочнения корундовой матрицы наноструктурной циркониевой фазой (о|П1 = 1200 \1lla. HV= 17-4 9 ГПа. К]с = 24^28 МПа'м'") при относительно высокой статистической надежности для неметаллических материалов (моду ль Вейбу.тла- 14-И 5).

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ ПО ТЕ MF. ДИССЕРТАЦИИ

1. Суворов С.А.. 'Гуркин _ И.А.. Сперанская К.А.. Композиционные нанофрагментированные материалы микроволнового синтеза//' Материалы 11-го международного семинара-ярмарки «Российские технологии для индустрии. Нанотехнологии в электронике, энергетик, экологии и медицине». СПб. -2007. - С.23.

2. Туркин И.А.. Сперанская К.А.. Смирнов A.B.. Формирование высокопрочной корундовой керамики на основе микроволнового синтеза// «Научно-технические ведомости СПбГПУ: Информатика. Телекоммуникации. Управление». СПб.-2008.3(60).- С. 128-131.

3. Суворов С.А.. Туркин И.А.. Сперанская К.А.. Высокомодульные корундовые и циркониевые материалы микроволнового синтеза// Материалы научно-технической конференции «Применение дисперсных порошковых систем в промышленных технологиях». СПб. - 2008. - С. 155-160.

4. Смирнов A.B.. Туркин И.А.. Сперанская К.А.. Термообработка циркониевых материалов в электромагнитном поле СВЧ// Материалы 12-й Всероссийской конференции по проблемам науки и высшей школы «Фундаментальные

исследования и инновации в технических университетах». СПб. - 2008. - С. 224.

5. Смирнов A.B., Туркин И.А., Сперанская К.А.. Термообработка керамики в электромагнитном поле СВЧ// Материалы международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП -2008». Саратов. -2008. - С. 155.

6. Лапетов A.A., Смирнов A.B., Антонов И.В., Сперанская К.А., Туркин И.А.. Микроволновый нагрев керамических изделий различной формы// Материалы 2-го Всероссийского Форума студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и инновации в технических университетах». СПб. - 2008. - С. 95-97.

7. Туркин И.А., Сперанская К.А., Смирнов A.B., Лапетов A.A.. Формирование структуры материала разогревом в электрическом и магнитном поле СВЧ// Материалы 13-й Всероссийской конференции по проблемам науки и высшей школы «Фундаментальные исследования и инновации в технических университетах», СПб. - 2009. - С. 23.

8. Сперанская К.А., Туркин И.А., Суворов С.А., Смирнов A.B.. Формирование микроструктуры и свойств корундоциркониевого материала под воздействием электромагнитных волн СВЧ диапазона// Огнеупоры и техническая керамика. -2010. № 1-2.-С. 8-12.

9. Ivanov V.P., Toorkin I.A., Speranskaya K.A., Nikolaychuk G.A., Yakovlev S.V. Research of Microwave Properties of Dioxide of Zirconoum In a Frequency Range From 250 MHz up to 14 GHz// Abstracts of 13lh International Conference on Electromechanics, Electrotechnology, Elecrtomaterials and Components. Alushta, Crimea, Ukraine. - 2010.- P.9.

* ' "

печатано с оригинал-макета. Формат 60x90.1/16 Печ. л. . Тираж э Заказ № Ци от л . ■■{ 4 . 'J- ь- {(.- г.

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет) 190013, Санкт-Петербург, Московский пр. 26

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР.

1.1 Поликристаллические материалы.

1.1.1 Элементы структуры поликристаллического тела.

1.1.2 Функциональные признаки наноструктурных материалов.

1Л .3 Дефекты строения поликристаллических тел.

1.2 Взаимодействие ЭМП с несовершенными диэлектриками.

1.2.1 Поведение поликристаллических материалов в переменном ЭМП.

1.3 Технология микроволнового нагрева изделий.

1.3.1 Камеры установок СВЧ нагрева.

1.4 Фазовая структура и свойства диоксида циркония.

1.4.1 Твердые растворы на основе диоксида циркония.

1.4.2 Фазовые превращения в кристаллах ЧСЦ.

1.4.3 Доменная структура кристаллов ЧСЦ.

1.5 Высокопрочные материалы на основе АЬОз и гг02.

1.5.1 Методы получения дисперсных порошков и смесей тугоплавких оксидов.

1.5.2 Композиционные материалы на основе АЬОз и

1.5.3 Износостойкие изделия на основе оксида алюминия.

Выводы из аналитического обзора.

ГЛАВА 2 ХАРАКТЕРИЗАЦИЯ СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ И

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1 Сырьевые компоненты и модификаторы.

2.2. Методы исследований и анализа.

2.2.1 Стандартные методы исследований.

2.2.2 Определение дисперсности порошков.

2.2.3 Анализ структуры и состава фаз синтезированных материалов с использованием растрового электронного микроскопа.

2.2.4 Рентгенофазовый анализ.

2.2.5 Определение механических свойств.

2.2.6 Моделирование распределения тепловых полей и напряженностей электрического и магнитного полей при СВЧ нагреве.

2.2.7 Везонаторный метод определения магнитной проницаемости материалов.

ГЛАВА 3 ВОЗДЕЙСТВИЕ ПЕРЕМЕННОГО ЭМП СВЧ ДИАПАЗОНА НА ФАЗЫ КОРУНДОЦИРКОНИЕВОГО МАТЕРИАЛА.

3.1 Подготовка образцов для исследований.

3.2 Динамика разогрева материалов в электрической (£) и магнитной (Н) составляющих ЭМП СВЧ диапазона.

3.3 Определение магнитных характеристик диоксида циркония в СВЧ диапазоне.

Выводы по Главе 3.

ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА КАМЕР СТОЯЧЕЙ ВОЛНЫ ДЛЯ

СВЧ НАГРЕВА.

4.1 Моделирование структуры поля в одномодовой камере.

4.2 Отработка воспроизводимости скорости нагревов.

Выводы по Главе 4.

ГЛАВА»5 ПОЛУЧЕНИЕ КОРУНДОЦИРКОНИЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ НАНОФРАГМЕНТИРОВАННОЙ СТРУКТУРЫ.

5.1 Анализ технологических свойств порошков оксида алюминия.

5.2 Получение шихт корундоциркониевого состава.

5.3 Оптимизация параметров прессования порошков технологических шихт корундоциркониевого состава.

5.4 Конвективное спекание заготовок и СВЧ термообработка образцов.

5.4 Определение физико-механических характеристик материалов.

Выводы по Главе 5.

ГЛАВА 6 ПРАКТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИЗНОСОТОЙКОСТИ КОРУНДОЦИРКОНИЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ В УСЛОВИЯХ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИХ НАГРУЗОК.

6.1 Изготовление сменных режущих пластин квадратной формы.

6.2 Термообработка изделий.

6.3 Испытания изделий при токарной обработке стали.

Выводы по Главе 6.

Актуальность работы:

Высокотемпературные неметаллические композиционные материалы находят все большее применение в технике высоких температур благодаря способности работать при повышенных и очень высоких температурах в условиях механических, химических и других нагружений.

Перспективным представителем этого класса материалов являются корундоциркониевые композиции, которые по своим свойствам при высоких температурах превосходят жаропрочные сплавы и находятся на уровне изделий из нитрида кремния. Научно-технической проблемой остается обеспечение воспроизводимости высоких значений показателей механических характеристик материалов конструкционного назначения, в том числе корундоциркониевых материалов.

СВЧ энергетика занимает ведущие позиции в ряду энергосберегающих технологий. При воздействии энергии волн СВЧ диапазона на материалы с низкой электро- и теплопроводностью, к которым относятся большинство оксидных материалов, происходит разогрев материала за счет поглощения электромагнитной энергии, максимальный эффект наблюдается на внутренних границах поликристаллических тел, что невозможно при нагреве внешними источниками тепла.

Высокотемпературные неметаллические материалы конструкционного назначения (в виде изделий) имеют значительный разброс показателей физико-механических свойств из-за макро и микродефектов, прежде всего на границах раздела фаз. Создание нового поколения неметаллических композиционных материалов с привлечением способов эффективного управления состоянием межзеренной фазой поликристаллического тела, может быть признано перспективной и актуальной научно-практической задачей.

По теме диссертации выполнены работы согласно аналитической ведомственной целевой программе «Роль научного потенциала высшей школы», раздел 2.1 «Проведение фундаментальных исследований в области 5 естественных, технических и гуманитарных наук» тема: «Фазовые преобразования в системах тугоплавких оксидов и бескислородных соединений». Цель работы:

Изучение формирования микроструктуры корундоциркониевого материала под воздействием ЭМ1ТСВЧ диапазона и разработка технологии термической обработки изделий нагревом внутренними источниками тепла. Для достижения цели решены следующие задачи:

1) Исследованы физические эффекты, реализующиеся при воздействии ЭМП СВЧ диапазона на фазы корундоциркониевого материала.

2) Определены критерии согласования системы СВЧ генератор - камера стоячей волны - диэлектрическая нагрузка.

3) Оптимизированы параметры технологических операций получения корундоциркониевого материала нанофрагментированной микроструктуры.

4) Проведена практическая оценка поведения изделий корундоциркониевого состава в условиях экстремальных термомеханических нагрузок.

Научная новизна работы:

Выявлены закономерности взаимодействия фаз корундоциркониевого материала с переменным полем электромагнитных волн сантиметрового диапазона.

При воздействии переменного магнитного поля на частично стабилизированный диоксид циркония реализуется последовательность иерархически взаимосвязанных физических эффектов: проявление диоксидом циркония диамагнитных свойств, приводящих, в процессе высокочастотного перемагничивания, к структурному переходу — декристаллизации и, как следствие, скачкообразному росту потерь проводимости, вызывающих лавинообразный рост температуры материала.

Соотношения размерных параметров диэлектрика и электромагнитного поля определяет распределение напряженностей электрической и магнитной составляющих поля и, как следствие, распределение температуры в объеме нагреваемого изделия.

Действие составляющих электромагнитного поля, на корундоциркониевую композицию, содержащую фазы разной, электромагнитной природы, инициирует формирование функционально-организованной структуры поликристаллического тела. Практическая ценность работы:

Получено эмпирическое соотношение, описывающее условия согласования системы: СВЧ генератор - камера стоячей волны - изделие, связывающее длину волны излучения и площадь сечения пучности энергии с электромагнитными свойствами и геометрическими параметрами изделия.

Разработаны принципы проектирования технологической системы СВЧ нагрева и создана^ установка высокотемпературного нагрева изделий из оксидных материалов на частоте 2,45 ГГц. Оптимизированы* параметры термообработки* корундоциркониевых изделий машиностроительного назначения.

Термообработкой в ЭМП поле СВЧ диапазона получены изделия корундоциркониевого состава нанофрагментированной микроструктуры, организованной по принципу упрочнения корундовой матрицы наноструктурной циркониевой фазой (аизг = 1200-4250 МПа, НУ = 17-И 9

1 /7

ГПа, К1с = 24^-28 МПа-м ") при относительно высокой статистической надежности для неметаллических материалов (модуль Вейбулла - 14-15). Предмет защиты: На защиту выносятся:

- Закономерности проявления и параметры реализации физических эффектов, возникающих при воздействии переменных электрических и. магнитных полей СВЧ диапазона на фазы корундоциркониевого материала.

- Результаты исследований трансформации тонкой структуры диоксида циркония под воздействием магнитной составляющей ЭМП СВЧ'диапазона.

- Результаты отработки параметров согласования системы генератор — камера

- нагрузка - по уровню добротности и обеспечения равномерного и 7 воспроизводимого; нагрева изделия с использованием магнетрона с частотой-2,45 ГГц. «

- Физико-технические показатели»; свойств, корундоциркониевых изделий, прошедших СВЧ термообработку.

- Результаты сравнительных испытаний разработанных . и промышленных режущих пластин.

Реализация^ работы: ,

Работа; выполнена^ на? кафедре . химической технологии, высокотемпературных материалов Санкт-Петербургского государственного технологического института?(технического университета):

Выпущена опытная партия! режущих пластин для токарной обработки металлов и проведены заводские испытания^ которые подтвердили- высокую эффективность, процесса термообработки; изделий СВЧ нагревом, которая выражается в получении структуры материала с высокой сопротивляемостью к сколу.

Основные научные и методические разработки используются^ в учебном* процессе, при выполнении квалификационных аттестационных работ бакалавров, инженеров ;и магистров.

Достоверность. результатов подтверждена использованием современных: методов физико-химического анализа и статистической оценкой достигнутого уровня физико-технических свойств изделий.

Структура и. объем работы: Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, списка литературы и приложений. Содержит 133 страницы машинописного текста, 67 рисунков, 28 таблищ список литературы, включающий 129 наименований на 13 страницах.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Исследованы закономерности и параметры трансформаций, возникающих при воздействии ЭМП СВЧ диапазона на фазы корундоциркониевого материала.

2. Взаимодействие частично стабилизированного диоксида циркония с переменным магнитным полем СВЧ диапазона сопровождается проявлением материалом магнитных свойств, что приводит к декристаллизации структуры ЪхО-1 и в композициях с оксидом алюминия обеспечивает формирование функционально-самоорганизованной структуры поликристаллического тела.

3. Определены критерии согласования системы СВЧ генератор - камера стоячей волны - нагреваемый объект по уровню добротности. Получено эмпирическое соотношение, описывающее связь электромагнитных свойств и геометрических параметров объекта с длиной волны излучения и площадью сечения пучности энергии.

4. Разработаны принципы проектирования технологической системы СВЧ нагрева и создана установка высокотемпературного нагрева изделий из оксидных материалов на частоте 2,45 ГГц. Оптимизированы параметры термообработки корундоциркониевых изделий машиностроительного назначения.

5. Реализован процесс высокотемпературной термической обработки изделий корундоциркониевого состава с использованием СВЧ энергии. Нагрев поликристаллических материалов в поле электромагнитных волн обеспечивает снижение критических дефектов микроструктуры за счет взаимосвязанного пространственно-временного воздействия электромагнитного и теплового полей, что повышает сопротивление материала зарождению и распространению трещин.

Термическая обработка изделий из композиций оксидных диэлектриков обеспечивает формирование материала нанофрагментированной структуры с высокой сопротивляемостью к сколу, что на порядок повышает ресурс эксплуатации изделий и ставит их на уровень горячепрессованных изделий из композиционных материалов.

6. Получены изделия корундоциркониевого состава машиностроительного назначения со структурой, организованной по принципу упрочнения корундовой матрицы наноструктурной циркониевой фазой (оизг = 1200 МПа, НУ - 17-19 ГПа, К,с = 24-28 МПа-м1/2) при относительно высокой статистической надежности для неметаллических материалов (модуль Вейбулла - 14-15).

1. Ашкрофт Н., Мермин Н. Физика твердого тела. Т.2. М.: Мир, 1979, 392 с.

2. Костиков В.И., Варенков А.Н. Сверхвысокотемпературные композиционные материалы М.: Интермет Инжиниринг, 2003, 560 с.

3. Gleiter H. Nanocrystalline Materials //Progress Mater. Sci.-1989.-V.33.-P.223-330.

4. Gleiter H. Materials with ultrafme microstructures : retospectives and perspectives //NanoStructured Materials.-1992.-V.1.-P. 1-19.

5. Морохов И.Д., Трусов Л.И., Чижик С.П. Ультрадисперсные металлические среды. М.: Атомиздат, 1977, 264 с.

6. Скороход В.В., Паничкина В.В., Солонин Ю.М., Уварова И.В. Дисперсные порошки тугоплавких металлов. Киев: Наукова думка, 1979, 172 с.

7. Морохов И.Д., Трусов Л.И., Лаповник В.Н. Физические явления в ультрадисперсных средах. М.: Энергоатомиздат, 1984, 224 с.

8. Непийко С.А. Физические свойства малых металлических частиц. Киев : Наукова думка, 1985, 246 с.

9. Петров Ю.И. Кластеры и малые частицы. М.: Наука, 1986, 367 с.

10. Гусев А.И. Эффекты нанокристаллического состояния в компактных металлах и соединениях //Успехи физических наук.-1998.- Т. 168, №1.-С.55-83.

11. Андриевский P.A., Глезер A.M. Размерные эффекты в нанокристаллических материалах //Физика металлов и металловедение.-1999.- Т.88, №1.- С.50-73.

12. Валиев Р.З., Александров И.В. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией. М.: Логос, 2000, 272 с.

13. Цыбуля C.B., Черепанова C.B., Хасин A.A., Зайковский В.И., Пармон В.Н. Структура гетерогенных когерентных состояний ввысокодисперсных частицах металлического кобальта //Доклады АН.-1999.- Т.366, №2.- С.216-220.

14. Балоян Б.М., Колмаков А.Г., Алымов М.И., Кротов A.M. Наноматериалы. Классификация, особенности свойств, применение и технологии получения. Учебное пособие. М., 2007, 125 с.

15. Суворов С. А., Туркин И. А., Сперанская К. А. Механические свойства высокотемпературных материалов и методы их определения. Учебное пособие. СПб.: СПБГТИ (ТУ), 2008, 65 с.

16. Андриевский Р. А., Ланин А. Г., Рымашевский Г.А. Прочность тугоплавких соединений. М.: Металлургия, 1987, 232 с.

17. Седов Л.И. Механика сплошной среды. М.: Наука, 1973, 536 с.

18. Гогосов В.В., Налетова В.А., Шапошникова Г.А. О конструировании моделей поляризующихся дисперсных и многокомпонентных сред// ППМ.- 1979. Т. 43. - С.489-499.

19. Гуров К.П. Феноменологическая термодинамика необратимых процессов. М.: Наука, 1978, 128 с.

20. Rubakov К. I., Semenov V. Е. A non-thermal vacancy drift mechanism of plastic deformation of grains in ceramics microwave sintering//MRS Proc.-1994. -Vol. 347.- P. 661-666.

21. C.J.Bonifas, A.Marconnet, J.Perry, J.H.Booske, R.F.Cooper. Microwave -induced mass transport enhancement in nano-porous aluminum oxide membranes// Journal of Microwave Power and Electromagnetic Energy. -2008.- Vol.42, №1.- P 13-22.

22. S.A. Freeman, J.H. Booske, R.F. Cooper, B. Meng. Microwave radiation effects on ionic current in ionic crystalline solids// MRS Proc.- 1994.- Vol. 347.- P 479-485.

23. Нигматулин Р.И., Саяхов Ф.Л., Ковалева Л.А. Перекрестные явления переноса в дисперсных системах, взаимодействующих с высокочастотным электромагнитным полем. // Доклады АН.- 2001.-Т.377, №3.- С.340-343.

24. Janney M. Am., Kimrey H. D., Kig gins J. O. Microwave proceedings of ceramics: Guide-lines used of the Oak Ridge Laboratory//MRS Symp. Proc. -1992.-Vol. 269.-P. 173-185.

25. Sutton W H. Microwaves processing of ceramic materials // Am. Ceramic. Soc. Bulletin. 1989. - V.68. - №2. - P. 376-386.

26. Диденко A. H., Зверев Б. В. СВЧ энергетика. - M.: Наука, 2000, 264 с.

27. Анненков Ю.М., Ивашутенко А.С. Физическая модель спекания и модифицирования керамики в высокочастотных и сверхвысокочастотных полях// Известия ТПУ.-2005.-Т.308, №7.-С.30-34.

28. Пушкарев О.И., Щумячер В.М., Мальгинова Г.М. Микроволновая обработка порошков тугоплавких соединений электромагнитным полем СВЧ// Огнеупоры и техническая керамика.-2005.- №1 .-С. 7-9.

29. R. Roy, D. Agrawal, J. Cheng, and> S. Gedevanishvilli. Full sintering of powdered-metal bodies in a microwave field //Nature.-1999.- Vol.399.- P. 668670.

30. D. Clark, and W.H. Sutton. Microwave processing of materials// Annu. Rev. Mater. Sci. 1996. - Vol.26. - P. 229-331.

31. J.D. Kaze. Microwave sintering of ceramics //Annu. Rev. Mater. Sci. -1999. -Vol. 222.- P.153-170.

32. W.H. Sutton. Microwave processing of ceramic materials //Am. Ceram. Soc. Bull.- 1989.- Vol. 68.- P. 376-386.

33. J.H. Booske, R.F. Cooper, S.A. Freeman, Microwave enhanced reaction kinetics in ceramics //Mater. Res. Innov.- 1997.- Vol.l,№ 2.- P. 77-84.

34. R.Roy, D. Agrawai; P.Gigl and» J.Cheng. Method; and Apparatus for Fabrication and1 Sintering Composite Inserts// United * States Patent-2000 (Jan.4. №6.011.248 ;

35. R. Roy, R.D. Peelamedu, C.A.Grimes, D.Agrawal. Major phase transformations; and magnetic property changes, caused' by electromagnetic fields at microwave frequencies // J. Mater. Res: 2002.- Vol.17. -P-3008-3011.

36. Yuhua Duan, Dan C. Sorescu, Karl Johnson. Finite Element Approach to Microwave Sintering of Oxide Materials// Excerpt from the Proceedings of the COMSOL Users Conference 2006 Boston. Boston.-2006.-P.6.

37. Пчельников IO. H., Свиридов В. Т. Электроника сверхвысоких частот. -MV: Радио и связь, 1981, 96 с.

38. Демьянчук Б.А. Микроволновый нагрев: особенности модернизации технологии//Технология и конструирование в электронной технике.-2004.- №2,- С.41- 45.

39. Mitsuhashi Т. Phase transition of monoclinic Zr02 single crystals// J-Amer.Ceram.Soc.-1973.-Voli48.-P.493-497.

40. Сиротин Ю.К., Шаскольская М.П. Основы кристаллофизики. М.: Наука, 1979, 640 с.

41. Варлимонт X. Мартенситные превращения в сплавах на основе меди, серебра, золота. М.: Наука, 1974, 162 с.

42. Eantery V., Mitchell Т.Е. Heuer A.N. Morphology of tetragonal precipitates in partially stabilized ZrOV/Ji Amer.GeramiSoc.-1986.-Vol;69.-P:564-569.

43. Lefevre J. Fluorite-type structural modifications in system having a zirconium and hafnium oxide base// Ann. Ghem.-1963>yoli8f № 1/2.- P. l 17-149: .

44. Щуров А.Ф., Перевозщиков И.Ф. Механические свойства кристаллов; стабилизированного диоксида циркония// Изв.РАН. Неорган, материалы.-1997.-Т.ЗЗ.-№.9:-С. 1087-1092.

45. Dai ley I.Т., Levis D., Porter L. Т. Phase transformation in milled zirconia//J. Brit.Ceram. Soc.-1972.-Vol.71, №l.-P.25-30.

46. Ломонова E.E. Выращивание и исследование монокристаллов твердых растворов на основе диоксида циркония и гафния: дис.д-ра;техн.наук. М., 200 Н 340 с.

47. Метыоз Ф., Ролингс Р. Композитные материалы. Механика и технология. М.: Техносфера, 2004, 408 с.

48. Michel Di, Mazerolles L, Perez у Jorba M. Fracture offmetastable tetragonal zirconia crystals // J. Mater. Sci.- 1983. Vol. 18. - P. 2618-2628.

49. Воронвко Ю.К., Зуфаров M.А., Игнатьев Б.В; и др. Комбинационное рассеяние света в монокристаллах Zr02-Gd203 и Zr0i-Eu203 с тетрагональной структурой // Оптика и спектроскопия.- 1981. Т.51, № 4.-С. 569-571.

50. Baither D., Baufeld В., Messerschmidt U. Ferroelasticily of t'-zirconia. 1. Highelectron microscopy studies of the microsiructure in polydomain tetragonal zirconia//J. Amer. Ceram. Soc.- 1997.- Vol. 80. P: 1691-1698.121

51. Pretlyman K.M., Jue J.-F., Virkar A.V. et al. Hysteresity effects in 3mol% Yttria-doped zirconia (t'-phase)// J. Mater. Sci.- 1992.- Vol.27. P. 4167-4174.

52. Baither D., Baufeld В., Messerschmidt U. Morphology of tetragonal precipitates inY203-StabiIized Zr02 crystals // Phys. status solidi(a). -1993. -Vol. 137. P. 569-576.

53. Baufeld В., Baither D., Messerschmidt U. High voltage electron microscopy in suty study on the plastic deformation of particaly stabilized tetragonal zirconia// Phys.status solidi(a).-1995.-Vol.l50.- P. 1297-1306.

54. Алымов М.И. Механические свойства нанокристаллических материалов. М.: МИФИ, 2004, 32 с.

55. Алымов М.И., Зеленский В.А. Методы получения и физико-механические свойства объемных нанокристаллических материалов. М.: МИФИ, 2005, 52 с.

56. Константинова Т. Е., Даниленко И. А., Токий В. В., Глазунова В. А. Получение нанодисперсных порошков диоксида циркония. От новации к инновации// Наука та шновацп.-2005.- Т 1, № 3.- С. 76-87.

57. Лукин Е.С., Макаров Н.А., Козлов А.И. и др. Нанопорошки для получения оксидной керамики нового поколения// Новые огнеупоры.-2009.- №11 .- С.29-34.

58. Хасанов О.Л., Иванов Ю.Ф., Попова Н.А. и др. Структура и фазовый состав циркониевой нанокерамики, изготовленной с применением ультразвукового процесса прессования// Перспективные материалы, -1999.- №5.- С.52-60.

59. Хасанов O.JL, Похолков Ю.П., Соколов В.М. и др. Ультразвуковая обработка наноструктурных порошков для изготовления циркониевой технической керамики// Перспективные материалы. 2000.- №1.- С.50-55.

60. Попов В.В., Петрунин В.Ф., Чжу X. и др. Исследование закономерностей прессования нанокристаллических порошков Zr02 под ультразвуковым воздействием// Огнеупоры и техническая керамика.- 2007.- №11.- С. 17-23.

61. Петрунин В.Ф., Попов В.В., Чжу X. и др. Синтез нанокристаллических высокотемпературных фаз диоксида циркония// Неорганические материалы.- 2004.- Т.40, №3. С.303-311.

62. Попов В.В., Петрунин В.Ф. Исследование процессов образования и устойчивости метастабильных фаз в нанокристаллическом Zr02// Огнеупоры и техническая керамика.- 2007.- №8. С.8-13.

63. Ивашутенко A.C. Корундо-циркониевая нанокерамика; полученная с использованием высокоинтенсивных потоков энергии: атореф.дис. .канд. техн. наук/ A.C. Ивашутенко. Томск, 2010, 22 с.

64. Ю.М. Анненков, В.В. Иванов, A.C. Ивашутенко, A.A. Кондратюк. Эффективность методов прессования корундо-циркониевых порошков различной дисперсности //Известия ТПУ. 2005.- Т.308, №7.- С. 39-42.

65. Ю.П. Удалов, Д.В. Грищенко, Ю.Б. Петров, И.В. Позняк, А.Ю. Печенков. Монотектическая кристаллизация расплавов системы Zr02

66. А1203//Физика и химия стекла.- 2006.-Т.32, №4.- С. 656-665.

67. Ю.П. Удалов, Д.В. Грищенко, В.В. Кулаков, И.В. Позняк, А.Ю. Печенков. Фазовая дифференциация расплавов системы Zr02 А12Оз// Физика и химия стекла.- 2008.-Т.34, №5.- С.818-832.

68. Nils Claussen. Helge Prielipp und Jargen Rudel. Metalle verbessern mechanische Eigenschaften von Keramiken// Spektrum der Wissenschaft Januar.- 1993.- S. 107-111.

69. Неввонен O.B., Хабас T.A., Верещагин В.И. и др. плотная безусадочная керамика системы А12Оз Zr02// Огнеупоры и техническая керамика.-2006.-№3.-С 23-27.

70. Орданьян С.С., Гудовских П.С., Пигунова Д.Н. Керамика на основе А1203 с добавками плавленой эвтектики в системе А1203 Zr02(Y203)// Огнеупоры и техническая керамика.- 2003.- №1. - С.4-8.

71. Кораблева Н.Ю., Белых Н.В, Румянцев В.И и др. Структура и свойства керамики в системе А1203 Zr02, полученной с использованием импортных порошков// Огнеупоры и техническая керамика. - 2008.- №8. -С.12-17.

72. Макаров H.A. Использование добавок, образующих жидкую фазу при обжиге, в технологии корундовой керамики//Стекло и керамика.-2003.-№Ю,- С. 2-10.

73. Макаров H.A. Композиционный материал в системе оксид алюминия — диоксид циркония// Стекло и керамика.- 2007.- №4.- С.12-15.

74. Макаров H.A. Особенности спекания корундовой керамики, модифицированной эвтектическими добавками // Стекло и керамика.-2006,-№4.- С. 16-18.

75. Подзорова Л.И., Ильичева A.A., Пенькова О.И. Микроструктура керамики системы А1203 Zr02 - Се02 и ее прочностные характеристики// Огнеупоры и техническая керамика.- 2005.- №11. - С. 2-5.

76. Lakiza S.M., Lopato L.M. Phase diagram of the A1203 Zr02 - La203 system. //J. of the European Ceram. Soc.- 2005.- Vol. 25, № 8.-P.1373-1380.

77. Суворов C.A., Дорофеев М.Б. Фазообразование и микроструктура композиций А1203 Zr02 - La203// Огнеупоры и техническая керамика.-2009.-№4-5.-С. 19-22.

78. Савченко H.JI, Саблина Т.Ю, Мельникова А.Г. и др. Формирование волокон а- АЬ03 в керамике Zr02 Y203 - А1203. //Огнеупоры и-техническая керамика.- 2005.- №10.- С.13-15.

79. Кульметьева В.Б., Порозова С.Е., Красный Б.Л. Получение циркониевой керамики из порошка, синтезированного по золь-гель методу//Новые огнеупоры,- 2009.- №11.- С.42-44.

80. Суворов С. А., Туркин И. А., Дедовец М. А. Микроволновый синтез корундоциркониевых материалов // Огнеупоры и техническая керамика.2002.-№ 10.- С. 4-10.

81. Суворов С. А., Туркин И. А., Дедовец М. А. Свойства корундоциркониевых материалов, полученных саморазогревом в электромагнитном поле СВЧ // Огнеупоры и техническая керамика. —2003.-№6.- С. 2-5.

82. Суворов С. А., Туркин И. А., Дедовец М. А. Структура материалов на основе А1203, синтезированных в микроволновой печи // Огнеупоры и техническая керамика. 2004.- № 1.- С. 2-5.

83. Суворов С. А., Туркин И. А., Дедовец М. А. Структура и свойства циркониевых материалов полученных саморазогревом в электромагнитном поле СВЧ // Огнеупоры и техническая керамика. 2004. -№ 8.- С. 5-7.

84. Gerdes Т., Willert-Porada М. Application of Microwaves in Processing of A1203 -Zr02-Ceramics// DGM Symp. Proc., Hamburg, FRG.-1992.- P.87-95.

85. Darby G. J., Clark D. E. Uniformity in Microwave Processed Al203-Zr02 composite Bars// Ceramic Engineering & Science Proceedings.- 1997. -Vol. 35, №9. -P. 512-519.

86. Nightingale S. A., Worner H. K., Dunne D. P. Microstructural Development during the Microwave Sintering of Yttria-Zirconia Ceramics// J. of the Am. Ceram. Soc. -1997. -Vol. 80, № 2.- P. 368-375.

87. Kishimoto A., Ito*M., Fujitsu S. Microwave sintering of ion conductive zirconia based composite dispersed with alumina// J. of Materials Science Letters. -2001.- Vol. 20.- P. 943-945.

88. J.G.P. Binner, J.A.Fernie, P.A.Whitaker, T.E.Cross. The effect of composition on the microwave bonding of aluminia ceramics // Journal of material Science. 1998. -Vol. 33.- P. 3017-3029.

89. Chris Y. Fang, Clive A. Randal, Michael T. Lanagan, Dinesh K. Agrawal. Microwave processing of electroceramic materials and devices// J. Electroceram. 2009. -Vol. 22. - P. 125-130.

90. Yi Fang, Jiping Cheng, Dinesh K. Agrawal. Effect of powder reactivity on microwave sintering of alumina// Materials Letter 2004.- Vol. 58.- P 498- 501.

91. Jiping Cheng, Dinesh K. Agrawal, Rustum Roy. Microwave sintering of transparent alumina// Materials Letter 2002.- Vol. 56.- P 587- 592. ,

92. Дедовец M.A. корундовые материалы, модифицированные радио поглощающими веществами: дис. .канд. техн. наук/ М.А. Дедовец.-СПб, 2004. 173 с.

93. Лукин Е.С., Ануфриева Е.В., Макаров Н.А. и др. Плотная и прочная керамика на основе оксида алюминия и диоксида циркония// Новые огнеупоры.- 2004.- №8.- С.54-56

94. Гусев В.В., Кондрашов А.В. Использование керамических материалов в подшипниковых узлах// Современные металлорежущие системы машиностроения/ Материалы Всеукраинской студенческой конференции,-Донецк.: ДонГТУ. 2000. - С. 63-68.

95. Фистуль В.И. Новые материалы. Состояние, проблемы, перспективы. М.: МИСИС, 1995.- С.55-66.

96. Храновская Т.М., Саванина Н.Н. Практическое применение изделий из корундовой керамики в экстремальных условиях эксплуатации//Черная металлургия.- 2008.- №7.- С.34-38.

97. Лукин Е.С., Ануфриева Е.В., Макаров H.A. и др. Оксид алюминия и керамика на его основе материалы XXI века// Новые огнеупоры.-2008.-№3.- С.155-160.

98. Гусев В.В., Кондратов A.B. Керамика — перспектива современного высокотехнологичного машиностроения//Высокие технологии в машиностроении/Материалы Всеукраинской студенческой конференции.-Севастополь.: СевГТУ.- 2000. С. 121-125.

99. Самойлов B.C., Эйхманс Э.Ф. и др. Металлообрабатывающий твердосплавный инструмент: Справочник.- М.: Машиностроение, 1988, 386 с.

100. Малкин А. Я. Основы технологии механической обработки деталей машин.-Л., Машиностроение, 1961, 191 с.

101. Грановский Г.И. Резание металлов. М.: Высшая школа, 1985, 304 с.

102. Франк-Каменецкая Г. Э., Горюнов А. В. Практические аспекты растровой электронной микроскопии: Методические указания/ СПбГТИ. -СПб., 1999.-28 с.

103. Франк-Каменецкая Г. Э., Горюнов А. В. Практические аспекты электронно-зондового микроанализа: Методические указания/ СПбГТИ. -СПб., 1999.-34 с.

104. Франк-Каменецкая Г. Э., Горюнов А. В. Электронно-зондовые методы анализа в аналитической химии: Учебное пособие/ СПбГТП. СПб., 2000.-60 с.

105. Толкачев С. С. Таблицы межплоскостных расстояний. Л.: Изд. Химия.-1968.- 131 с.

106. Миркин Л. И. Справочник по рентгенофазовому анализу поликристаллов. М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1961, 860 с.

107. Перас А., Даукнис В. Прочность огнеупорной керамики и методы ее исследования.- Вильнюс.: Мокслас, 1977, 87 с.

108. A.A. Брант . Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. -М.: ФМГИЗ, 1963,404 с.

109. Сперанская К.А., Туркин И. А., Суворов С.А., Смирнов A.B. Формирование микроструктуры и свойств корундоциркониевого материала под воздействием электромагнитных волн СВЧ диапазона// Огнеупоры и техническая керамика. 2010. № 1-2. - С. 8-12.

110. Смирнов A.B., Туркин И.А., Сперанская К.А. Термообработка керамики в электромагнитном поле СВЧ// Материалы международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-2008». Саратов. 2008. - С. 155.

111. Туркин И.А., Сперанская К.А. Смирнов A.B. Формирование высокопрочной корундовой керамики на основе микроволнового синтеза// «Научно-технические ведомости СПбГПУ: Информатика. Телекоммуникации. Управление». СПб. 2008. 3(60); - С. 128-131.