vestichИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Chemical Series1561-83312524-2342The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8331-2019-55-4-400-414vestich-428Research ArticleФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯPHYSICAL CHEMISTRYРоль наноструктурных модификаторов при получении композиционной корундовой керамикиRole of nanostructured modifiers in composite corundum ceramics preparationУльяноваТ. М.UlyanovaT. M.

Ульянова Татьяна Михайловна – кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник

ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск

Tatyana M. Ulyanova – Ph. D. (Chemistry), Leading Researcher

9/1, Surganov Str., 220072

ulya@igic.bas-net.byКрутькоН. П.КrutkoN. P.

Крутько Николай Павлович – академик, доктор химических наук, профессор, ген. директор ГНПО «Химические продукты и технологии»

ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск

Nikolay P. Krutko – Academician, D. Sc. (Chemistry), Professor, Director General of the State Research and Production Association “Chemical Products and Technologies»

9/1, Surganov Str., 220072

krutko@igic.bas-net.byВитязьП. А.VityazP. A.

Витязь Петр Александрович – академик, доктор технических наук, профессор, руководитель аппарата Национальной академии наук Беларуси 

пр. Независимости, 66, 220072, Минск

 

Petr A. Vityaz – Academician, D. Sc. (Engineering), Head of Establishment of the National Academy of Sciences of Belarus

99, Nezavisimosti Ave., 220023, Minsk

ШевченокА. А.ShevchenokA. A.

Шевченок Александр Аркадьевич – кандидат физико-математических наук, доцент

пр. Независимости, 99, 220023, Минск

Aleksandr A. Shevchenok – Ph. D. (Engineering), Assistant Professor

Aleksandr A. Shevchenok – Ph. D. (Engineering), Assistant Professor

ОвсеенкоЛ. В.ОvseenkoL. V.

Овсеенко Людмила Васильевна – кандидат химических наук, зам. директора по научной и инновационной работе

ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск

Ludmila V. Ovseenko – Ph. D. (Chemistry), Deputy Director for Science and Innovation

9/1, Surganov Str., 220072

ovseenko@igic.bas-net.byТитоваЛ. В.ТitovaL. V.

Титова Людмила Викторовна – научный сотрудник

ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск

Ludmila V. Titova – Researcher

9/1, Surganov Str., 220072

КашаедЕ. А.КashaedE. A.

Кашаед Евгений Анатольевич – научный сотрудник. Институт порошковой металлургии им. академика О. В. Романа 

ул. Платонова, 41, 220071, Минск

Evgenij A. Kashaed – Researcher. Powder Metallurgy Institute

41, Platonov Str., 220071, Minsk

Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук БеларусиInstitute of General and Inorganic Chemistry of the National Academy of Sciences of BelarusПрезидиум Национальной академии наук БеларусиPresidium of the National Academy of Sciences of BelarusБелорусский государственный аграрно-технический университетBelarusian State Agrarian Technical UniversityГосударственное научно-производственное объединение порошковой металлургииState Research and Production Powder Metallurgy Association201906122019554400414Copyright © Ульянова Т.М., Крутько Н.П., Витязь П.А., Шевченок А.А., Овсеенко Л.В., Титова Л.В., Кашаед Е.А., 20192019Ульянова Т.М., Крутько Н.П., Витязь П.А., Шевченок А.А., Овсеенко Л.В., Титова Л.В., Кашаед Е.А.Ulyanova T.M., Кrutko N.P., Vityaz P.A., Shevchenok A.A., Оvseenko L.V., Тitova L.V., Кashaed E.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestichem.belnauka.by/jour/article/view/428

Исследовано влияние высокодисперсных наноструктурных модификаторов оксидов алюминия – магния, частично стабилизированного диоксида циркония на процессы консолидации композиционной керамики из промышленных порошков корунда, термообработанной при температуре 1600–1700 оС, изменения ее микроструктуры и физико-механических свойств. Установлено, что за счет процессов самодиффузии активных модификаторов происходит распределение их нанозерен по границам микрочастиц порошка корунда, а также заполнение порового пространства, что вызывает скольжение частиц при механических и тепловых нагрузках материала и переводит механизм хрупкого разрушения в псевдопластичный. Введенные наноструктурные модификаторы промотируют процесс образования пластинчатых зон в объеме материала, что также упрочняет его механические свойства. Разработаны составы композиционной керамики с повышенными физико-механическими характеристиками.

Influence of highly disperse nanostructured modifiers of alumina – magnesia, partially stabilized zirconia – on the consolidation processes of composite ceramics of industrial corundum powders annealed at 1600–1700 °C, changes of its microstructure and physico-mechanical properties is investigated. It is established, that due to processes of self-diffusion of active modifiers there is a distribution of their nanograins on the borders of miсroparticles of corundum powder. In addition, nanostructured modifiers fill a pore space that causes sliding of particles under mechanical and thermal loads of material and transfers the mechanism of fragile destruction to pseudo-plastic. The entered nanostructured modifiers promote the process of lamellar zones formation throughout the material that also strengthens its mechanical properties. The correlation of composite ceramics structure and their physico-mechanical characteristics are developed.

композиционная керамикакорундмодификаторы Al2O3–MgOZrO2–Y2O3composite ceramicscorundummodifiers of alumina – magnesiaalumina – partially stabilized zirconiaReferencesЛукин, Е. С. Современная высокоплотная оксидная керамика с регулируемой микро-структурой. Ч. 2. Обоснование принципов выбора модифицирующих добавок, влияющих на степень спекания оксидной керамики / Е. С. Лукин // Огнеупоры и техническая керамика. – 1996. – № 5. – С. 2–13.Lukin E. S. Modern high density oxide ceramics with adjustable micro structure. Part 2. Justification of the principles of the choice of the modifying additives, influencing extent of agglomeration of oxide ceramics. Ogneupory i tekhnicheskaya keramika = Refractory materials and technical ceramics, 1996, no. 5, pp. 2–13 (in Russian).Захаров, А. И. Основы технологии керамики. Микроструктура, свойства и принципы получения керамических изделий / А. И. Захаров, Г. М. Сурков // Стекло и керамика. – 2000. – № 4. – С. 12–16.Zakharov A. I., Surkov G. M. Fundamentals of ceramics technology. Microstructure, properties and principles of receiving pottery. Steklo i keramika = Glass and ceramics, 2000, no. 4, pp. 12–16 (in Russian).Toyohiko, Y. Room and High Temperatue Mechanical Properties of 2D-Alumina Fiber Reinforced Alumina Composite Fabricated By Hot-Pressing / Y. Toyohiko, L. Pengyuan, I. Masamitsu // Proc. of the 5 Int. Conf. HT CMC5, Publ. by Amer. Cer. Soc., Seattle, 2005. – Seattle, USA, 2005. – P. 247–252.Toyohiko Y., Pengyuan L., Masamitsu I. Room and High Temperatue Mechanical Properties of 2D-Alumina Fiber Reinforced Alumina Composite Fabricated By Hot-Pressing. Proc. of the 5 Int. Conf. HT CMC5, Publ. by Amer. Cer. Soc., Seattle, 2005. Seattle, USA, 2005, pp. 247–252.Андриевский, Р. А. Наноструктурные материалы / Р. А. Андриевский, А. В. Рагуля. – М.: Академия, 2005. – 192 с.Andrievsky R. A., Ragulya A. V. Nanostructural materials. Moscow, Akademiya Publ., 2005. 192 p. (in Russian).Жолудев, Д. С. Обоснование использования керамики на основе оксида алюминия с помощью изучения ее механических свойств / Д. С. Жолудев, С. С. Григорьев, П. Е. Панфилов, Д. В. Зайцев // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 3. С. 520–526.Zholudev D. S., Grigoriev S. S., Panfilov P. E., Zaytsev D. V. Justification of use of ceramics on the basis of aluminum oxide by means of studying of its mechanical properties. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya = Modern problems of science and education, 2014, no. 3, pp. 520–526 (in Russian).Тарасова, С. В. Корундовая керамика для головок эндопротезов тазобедренного сустава: автореф. дис. … кандидат технических наук / С. В. Тарасова. – М., 2003. – 16 c.Tarasova S. V. Corundum ceramics for heads of endoprostheses of a coxofemoral joint. Moscow, 2003, 16 p. (in Russian).Высокопористые волокнистые наполнители и модификаторы композиционных материалов / Т. М. Ульянова [и др.] // Пористые проницаемые материалы: технологии и изделия на их основе. – Минск: Диатех, 2011. – С. 384–393.Ulyanova T. M., Vityaz P. A., Krutko N. P., Titova L.V., Medichenko S. V. High-porous fibrous fillers and modifiers of composite materials. Porous permeable materials: technologies and products on their basis. Minsk, Diatekh Publ., 2011, pp. 384–393 (in Russian).Амелина, О. Д. Разработка бесспековой технологии вакуумплотной корундовой керамики группы ВК100 для нужд электронной техники: автореф. дис. … кандидат технических наук / О. Д. Амелина. – М., 2016. – 17 с.Amelina O. D. Development of unsintered technology of vacuum-dense corundum ceramics of VC100 group for needs of the electronic equipment. Moscow, 2016, 17 p. (in Russian).Mashimo, T. High pressure phase transformation of corundum (α-Al2O3) observed under shock compression / T. Mashimo, K. Tsumoto, K. Nakamara // Geophys. Res. Lett. – 2000. – Vol. 27, № 14. – Р. 2021–2024. https://doi.org/10.1029/2000gl008490Mashimo T., Tsumoto K., Nakamara K. High pressure phase transformation of corundum (α-Al2O3) observed under shock compression. Geophysical Research Letters, 2000, vol. 27, no. 14, pp. 2021–2024. https://doi.org/10.1029/2000gl008490Грег, С. Адсорбция, удельная поверхность, пористость / С. Грег, К. Синг. – М.: Мир, 1984. – 306 с.Gregg, S., Sing K. Adsorption, Surface Area and Porosity. London, Academic Press, 1982. 303 p.Уманский, Я. С. Рентгенография металлов и полупроводников / Я. С. Уманский. – М.: Металлургия, 1969. – 265 с.Umanskii Ya. S. Rentgenografiya of metals and semiconductors. Moscow, Metallurgiya Publ., 1969. 265 p. (in Russian).Ulyanova, T. M. Investigation of Nanostructured Oxides: Synthesis, Structure and Properties / T. M. Ulyanova, N.P. Krut’ko, P. A. Vityaz, L. V. Titova // Journal of Nanoscience and Nanotechnology. – 2010. – Vol. 10. – P. 2107–2112. https://doi.org/10.1166/jnn.2011.3138Ulyanova T. M., Krut’ko N. P., Vityaz P. A., Titova L. V. Investigation of Nanostructured Oxides: Synthesis, Structure and Properties. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 2010, vol. 10, pp. 2107–2112. https://doi.org/10.1166/jnn.2011.3138Аlumina ceramics modified by nanostructured AL2O3–MgO whiskers / A. Ph. Ilyushchenko [et al.] // Proceedings of the European Congress and Exibition on Advanced Materials and Processes «Euro PM–2013», Chalmers University of Technology, Gothenburg (Sweden). –2013. – P. 13106 –13111.Ilyushchenko A. Ph., Shevchenok A. A, Ulyanova T. M., Titova L. V., Kulbitskaya L. V., Stepkin M. O. Аlumina ceramics modified by nanostructured AL2O3–gO whiskers. Proceedings of the European Congress and Exibition on Advanced Materials and Processes «Euro PM–2013», Chalmers University of Technology, Gothenburg, Sweden, 2013, pp. 13106–13111.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.