Исследование структуры термообработанной керамики на основе оксида алюминия
ВВЕДЕНИЕ
Анализ структуры веществ является неотъемлемой частью научной работы. Изучение структуры – связующее звено в исследованиях, так как структура дает нам знание о свойствах материала и о том, как синтез вещества влияет на эти свойства. Знание структуры и свойств материалов приводит к созданию принципиально новых продуктов и даже отраслей индустрии. Однако и классические отрасли также широко используют знания, полученные исследование структуры для нововведений, устранения проблем, расширения ассортимента продукции, повышения безопасности и понижения стоимости производства.
В настоящее время исследование материалов строится из связи «синтез - свойства», а изучение структурных характеристик необходимо для понимания внутренней взаимосвязи конкретного режима синтеза и проявлением нового свойства. Соответственно актуальность данной работы состоит в том, чтобы на основе исследованной структуры материалов можно было бы предсказать или объяснить свойства синтезированных веществ. Особенно это является важным при анализе материалов, допированных различными примесями. При этом свойства материала зависят от различных концентраций допанта в объеме исходной матрицы и способов введения примеси. Одним из методов допирования нанопорошков и изготовленных на их основе компактов является пропитка в растворе, содержащем необходимую примесь, основанный на диссоциации растворенного вещества на ионы и диффузии последних в поры образца. Данный метод позволяет варьировать содержание допанта за счет изменения времени и количества циклов пропитки в растворе.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 9
1.1 ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ ПОДЛОЖЕК ИЗ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ ПЛАЗМЕННЫМ НАПЫЛЕНИЕМ 9
1.1.1 Параметры порошкового материала. 11
1.2 ПОРИСТОСТЬ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ, ПОЛУЧЕННЫХ ГАЗОПЛАЗМЕННЫМ НАПЫЛЕНИЕМ. 16
1.3 ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПОДЛОЖЕК 21
1.3.1 Области применения 21
1.3.2 Техника безопасности 24
1.4 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ФАЗОВОГО СОСТАВА ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ. 25
1.4.1 Термические методы анализа 25
1.4.2 Рентгеноструктурный фазовый анализ. 26
1.4.3 Металлографический анализ. 27
1.4.4 Калориметрический анализ 28
1.5 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ. 29
1.5.1 Методы анализа фазового состава 29
ГЛАВА II. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 33
2.1 ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА ФАЗОВЫЙ СОСТАВ ИЗДЕЛИЯ ИЗ ЧИСТОГО ОКСИДА АЛЮМИНИЯ, ПОЛУЧЕННОГО ПУТЕМ ПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ. 33
2.2 ПЛАН РАБОТЫ С УСТАНОВКОЙ QUANTUM-O VER.20.09 35
2.3 ПРИНЦИП РАБОТЫ АНАЛИЗИРУЮЩЕЙ УСТАНОВКИ QUANTUM-O VER.20.09 36
ГЛАВА III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 39
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 46
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 46
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Плазменное напыление [электронный ресурс]. URL https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BB%D0%B0%D0%B7%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BD%D0%B0%D0%BF%D1%8B%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5
2. Порошковые материалы для плазменного напыления покрытый [электронный ресурс]. URL http://weldzone.info/technology/gas-sputtering/814-poroshkovye-materialy-dlya-plazmennogo-napyleniya-pokrytij
3. Оксид алюминия [электронный ресурс]. URL http://pkf-volga.ru/oksid-alyuminiya
4. Керамические подложки на основе оксида алюминия [электронный ресурс]. URL https://gnelectronics.ru/produktsiya/keramicheskie-podlozhki/keramicheskie-podlozhki-na-osnove-oksida-alyuminiya-al2o36027123/
5. Керамические материалы [электронный ресурс]. URL https://www.germes-tech.ru/materialy
6. Чукин Г.Д. Строение оксида алюминия и катализаторов гидрообессеривания. Механизмы реакций. М.: Типография Паладин, ООО «Принта», 2010. – 288 с.
7. Методы исследования материалов и процессов: учеб. пособие ⁄ Н.Н. Степанова. – Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ–УПИ, 2006. – 133 с.
8. Оксид алюминия [электронный ресурс]. URL https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%BA%D1%81%D0%B8%D0%B4_%D0%B0%D0%BB%D1%8E%D0%BC%D0%B8%D0%BD%D0%B8%D1%8F
9. Журнал физической химии, 2019, T. 93, № 7, стр. 1103-1110 Физико-химические свойства оксида алюминия. Е.В. Петрова, А.Ф. Дресвянников, А. И. Хайруллина, Ж. В. Межевич
10. Физика твёрдого тела Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, 2012, № 6 (1), с. 32–37
11. Плазменнонапыленные покрытия и изделия из чистого оксида алюминия. И.В. Беляев, А.А. Степнов, А.В. Киреев
Для проведения эксперимента, дано пять образцов керамики на основе оксида алюминия, изготовленных плазменным напылением. Четыре из пяти образцов были подвержены термической обработке в один час при тепмературе 800°С, 950°С, 1100°С, 1300°С соответственно и один образец без термической обработки. Плоскопараллельные образцы в форме квадрата размером 22x22мм и толщиной 3мм. Для чистоты эксперимента каждый образец измеряется отдельно. Учитывая пористость материала, для более точных результатов, подложки обрабатываются спиртом, затем на каждую контактную сторону наносится многокомпонентное пластичное вещество с высокой теплопроводностью, используемое для уменьшения теплового сопротивления между двумя соприкасающимися поверхностями. Далее образец помещается в установку, выставляются его размеры и все готово к запуску.
Для каждой подложки проводится отдельный опыт с одинаковыми параметрами измерения. После запуска программы происходит нагрев керамики до 50℃, далее идет пятиминутный простой детали, для уравновешивания температур и в завершении идет сохранение результатов, в течение минуты с интервалом в одну секунду. Установка принимает исходное состояние и находится в режиме прогрева.
Для каждой подложки был проведен отдельный опыт и их результаты приведены в таблице 3.1.