Получение керамических материалов методом горячего прессования

Процесс синтеза новых керамических материалов включает несколько стадий:

  • Подготовку шихты, состоящей из смеси различных исходных материалов
  • Изготовление образцов керамики (операции компактирования и отжига образцов)
  • Подготовка образцов керамических материалов для проведения испытаний их функциональных свойств
  • Проведение испытаний физико-химических и механических свойств синтезированных образцов

   Оборудование ресурсного центра позволяет проводить весь цикл работ по получению керамических материалов (см. табл.).

   Основным методом, используемым в ресурсном центре для получения керамических материалов, является горячее прессование

   Горячее прессование – это процесс формирования материалов из порошков, сочетающий одновременно прессование и спекание порошков при температуре 0.5 - 0.8 от температуры плавления основного компонента шихты. Увеличение текучести шихты при повышенных температурах способствует получение малопористых изделий. При таких условиях сила давления формования суммируется с силой поверхностного натяжения, обусловливающей обычное спекание, вследствие чего процесс спекания под давлением значительно активизируется и сокращается.

    Горячепрессованные материалы, как правило, имеют мелкозернистую структуру и обладают более высокими механическими и физическими характеристиками по сравнению с изделиями, полученными путем последовательного прессования и спекания. Указанные свойства тем выше, чем больше давление прессования

   Для реализации данных процессов в РЦ ИТКН имеется система горячего прессования FR210 (компании OXY-GON Industries, Inc.). Установка позволяет проводить процесс по предварительно заданной программе с максимальным усилием до 27 тонн и температуре до 2000 С. Для прессования используются графитовые пресс-формы различных диаметров. Для предупреждения взаимодействия прессуемого порошка с материалом пресс-формы внутреннюю поверхность ее покрывают инертным составом (суспензия нитрида бора, графитовая фольга - графлекс). Для предупреждения окисления прессуемого изделия имеется возможность вакуумирования камеры или создания защитной среды (восстановительной либо инертной). Нагрев пресс-форм осуществляется вольфрамовыми элементами сопротивления, позволяющими обеспечить равномерный прогрев образца. В данном типе печей возможно с большой точностью поддерживать требуемую температуру, а также проводить нагрев и охлаждение по установленному режиму.

   В настоящее время в центре проводятся работы по получению различных типов керамических материалов. Керамика на основе на основе оксидов и нитридов циркония и гафния, отличающаяся  высокой жаропрочностью, химической устойчивостью, высокая прочностью и твёрдостью и низкой теплопроводностью является перспективным конструкционным и огнеупорным материалом. Керамика на основе фторидов редкоземельных и щелочноземельных материалов, имеющая высокую (регулируемую в широких пределах) ионную проводимость используется при изготовлении химических источников тока, газовых сенсорах, solid-state ionic pumps.

 

 

 

Печать E-mail