XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Получение нанокерамики

В работе 1 в результате лабораторных исследований были получены образцы изделий из нанофазной керамики (плотности на уровне 0,98−0,99 от теоретического значения) на основе оксидов алюминия и ряда переходных металлов.

Экспериментально подтвердилось, что плотная наноструктурная керамика имеет повышенную пластичность при сравнительно невысоких температурах.

Объяснение увеличения пластичности при уменьшении размера частиц связано со сдвиговым перемещением нанокристаллических зерен относительно друг друга при наложении нагрузки. При этом отсутствие нарушения межзеренной связи объясняется эффективным диффузионным переносом атомов в приповерхностном слое частиц.

В перспективе повышенная пластичность означает возможность сверхпластичного формования керамических композиционных изделий, что исключает необходимость трудо- и энергозатратной финишной обработки материалов высокой твердости.

Основные характеристики конструкционных материалов:

модуль Юнга, предел текучести, предел прочности, предел усталости, износостойкость, вязкость разрушения (критический коэффициент интенсивности напряжений для острых концентраторов и трещин).

Исходя из того, что все характеристики структурочувствительны, кроме модуля Юнга, который мало зависит от структуры материала, автор работы сообщает о возможности управлять свойствами нанокерамики посредством целенаправленного изменения структуры, например, изменением номенклатуры и концентрации структурных дефектов, размеров зерен, ячеек и других субструктурных единиц.

По мнению автора работы 1 для конструкционных применений наиболее важными вляются материалы на основе диоксида циркония, оксида алюминия, а также некоторые другие простые и сложные оксиды, карбиды, нитриды, бориды. Для достижения высокой прочности и особенно трещиностойкости керамических материалов используют эффекты, связанные с полиморфным превращением диоксида циркония из метастабильной тетрагональной модификации в стабильную моноклинную. Такое превращение инициируется внешними механическими нагрузками и приводит к необратимым затратам работы при деформировании и разрушении материала.

Способы получения нанокерамики:

Химический способ получения нанокристаллических оксидных порошков (МИФИ);

Электрохимический способ получения нанопорошков (Уральский Электрохимкомбинат) — характеризуется тем, что осуществляется импульсная анодно-катодная поляризация титана в расплавленной эвтектической смеси хлоридов цезия и натрия, содержащей от 0,2 до 2,0 мас.% оксида бора, при температуре в интервале 810-840К в атмосфере аргона;

Способ получения нанокристаллических порошков металлов из их гидридов (ВНИИНМ им. Ак. А.А. Бочвара);

Плазмохимический способ получения нанокристаллических порошков (Сибирский химический комбинат);

Лазерно-плазменный синтез алмазных пленок (в ГНЦ РФ ТРИНИТИ совместно с ЦЕНИ ИОФ РАН);

Детонационный способ получения наноалмазов (комбинат Электрохимприбор);

Жидкоплазменная технология получения наноматериалов (ГНЦ РФ - ФЭИ и ОЦНТ) г. Обнинск);

АДУ - технология получения нанопорошков UO_{2 + x};

Установки для получения нанокластеров и приготовление наноструктурированных объектов.[1]

Применение нанокерамики

Керамические изоляторы

• Изоляторы керамические для вакуумных дугогасительных камер.

• Изоляторы электронно-оптических преобразователей,

Бронекерамика

Изделия применяются для создания защиты специальной техники и личного состава от автоматического стрелкового оружия.

Керамические подложки для полупроводниковых приборов

Выпускаются керамические подложки на основе алюмооксидной (содержание Al₂O₃ более 94 %) или алюмонитридной AlN керамики, которые предназначены для электрической изоляции конструкций, узлов и элементов различных электронных устройств. Керамическая подложка выполняет две основные функции:

осуществляет электрическую изоляцию токоведущих шин топологического рисунка, расположенных на одной стороне, друг от друга, а также оттоковедущих шин на другой стороне;

передаёт тепло, выделяемое активными силовыми полупроводниковыми кристаллами (диодами, транзисторами, тиристорами), на теплоотводы и радиаторы.

Биокерамика

Изделия из биокерамики применяются для хирургического лечения травм и заболеваний позвоночника, тазобедренного сустава, лечение стоматологических заболеваний. Например:

керамические имплантаты-фиксаторы из наноструктурированной биосовместимой плотной керамики.

искусственные суставы.

стоматологические имплантаты.

Запорная арматура

Запорная арматура вид трубопроводной арматуры, предназначенный для перекрытия потока среды. Особым преимуществом элементов из керамики, применяемых в арматуростроении является то, что их можно встраивать в серийно выпускаемую запорную арматуру без принципиальных изменений в конструкции шаровых кранов и дросселей, получая при этом существенное увеличение долговечности и повышения класса запорной арматуры.[2]

Таким образом, в работе были выделены методы получения нанокерамики и основные направления ее применения.

Список литературы

FindPatent.ru [Электронный ресурс] — Режим доступа: https://findpatent.ru/patent/246/2465096.html(Дата обращения: 16.03.2022).

Академик [Электронный ресурс] — Режим доступа: https://dic.academic.ru/dic.nsf/ru (Дата обращения 16.03.2022).

Код для цитирования: Скопировать