Курс «Технологические процессы консолидации объёмных наноматериалов»

Для изготовления объёмных изделий из наноструктурной керамики из нанопорошков необходимо предотвратить рост зерна при консолидации. Для достижения высокоплотного состояния необходимо решить ряд сложных много технологических задач, сопряжённых с подготовкой порошков с необходимым распределением частиц по размерам, разработкой специальных подходов для их консолидации.

Важным этапом производства нанокерамики является прессование порошков, которое сопровождается негативными факторами, связанными с необходимостью формирования равномерноплотных структур без градиентов плотности и напряжений. Равноплотность прессовок является важным параметром, определяющим возможность избежать нежелательную деформацию, возникновение пор и трещин при спекании, оказывает влияние на снижение температуры и длительности спекания, и, наконец, позволяет сохранить однородную наноразмерную зёренную структуру высокоплотной керамики.

Традиционные способы прессования нанопорошков имеют существенные ограничения из-за их склонности к агломерации и высокой удельной поверхности, что приводит к существенному значению процессов трения. Эти особенности приводят к градиентов локальной плотности и внутренних напряжений в объёме порошкового тела, особенно сложной формы, с последующими эффектами неравномерной усадки и нежелательным формоизменением изделия. Использование жидких пластификаторов и связок приводит к усложнению технологии подготовки порошков, к загрязнению окружающей среды и конечного продукта и вызвает остаточную пористость в керамике из-за выгорания. В курсе рассматриваются аспекты новых разработанных методик, позволяющих достигать однородной упаковки порошков в изделия сложные формы. Такие прессовки характеризуются однородной микроструктурой и равномерной плотностью, что достигается применением различных методов внешнего физического воздействия (мощного ультразвука, плазмы искрового разряда и т.д.) на порошковые материалы в процессе их консолидации.