Введение к работе
Актуальность работы:
Высокотемпературные неметаллические композиционные материалы находя г все большее применение в технике высоких температур благодаря способности работать при повышенных и очень высоких іемпературах в условиях механических, химических и других нагружешш.
Перспективным представителем пого класса материалов яв.іяюіся корундоциркониевые композиции, которые но своим свойствам при высоких температурах превосходят жаропрочные сплавы и находятся па уровне изделий из нитрида кремния. Научно-технической проблемой остается обеспечение воспроизводимости высоких значений показателей механических характеристик материалов конструкционного назначения, в том числе корундоциркониевых материалов.
СВЧ энергетика - занимает ведущие позиции в ряду энергосберегающих технологий. При воздействии энергии волн СВЧ диапазона на материалы с низкой электро- и теплопроводностью, к которым относятся большинсгво оксидных материалов, происходит разогрев материала за счет поглощения электромагнитной энергии. максимальный эффект наблюдается на внутренних границах поликристаллических тел. что невозможно при нагреве внешними источниками тепла.
Высокотемпературные неметаллические материалы конструкционного назначения, в виде изделий, имеют значительный разброс показателей физико-механических свойств из-за макро- и микродефектов, прежде всего на границах раздела фаз. Создание нового поколения неметаллических композиционных материалов с привлечением способов эффективного управлення состоянием межзеренной фазой поликристаллического тела, может быть признано перспективной и актуальной научно-практической задачей.
По теме диссертации выполнены работы согласно аналитической ведомственной целевой программе «Роль научного потенциала высшей школы» раздел 2.1 «Проведение фундаментальных исследований в области естественных, технических и гуманитарных наук» по теме: «Фазовые преобразования в системах тугоплавких оксидов и бескислородных соединений».
Целью работы является изучение формирования микроструктуры корундоциркониевого материала под воздействием ЭМП СВЧ диапазона и разработка
технологии термической обработки изделии нагревам внутренними источниками тепла.
Для достижения цели решены следующие задачи:
-
Исследованы физические эффекты, реализующиеся при воздействии ЭМИ СВЧ диапазона на фазы корундоциркониевого материала.
-
Определены критерии согласования системы СВЧ генератор - камера стоячей волны - диэлектрическая нагрузка.
-
Оптимизированы параметры технологических операций получения корундоциркониевого материала нанофрагмеїпнровашюй микроструктуры.
-
Проведена практическая оценка поведения изделий корундоциркониевого состава в условиях экстремальных термомеханических нагрузок.
Научная новизна:
Выявлены закономерности взаимодействия фаз корундоциркониевого материала с переменным полем электромагнитных волн сантиметрового диапазона.
При воздействии переменного магнитного поля на частично стабилизированный диоксид циркония реализуется последовательность иерархически взаимосвязанных физических эффектов: проявление диоксидом циркония диамагнитных свойств, приводящих, в-процессе высокочастотного перемагничивания. к структурному переходу - декристаллизашш и. как следствие, скачкообразному росту потерь проводимости, вызывающих лавинообразный рост температуры материала.
Соотношения размерных параметров диэлектрика и электромагнитного поля
определяет распределение напряженностей электрической и магнитной
составляющих поля и. как следствие, распределение температуры в объеме нагреваемого изделия.
Действие составляющих электромагнитного поля на корундоциркониевую композицию, содержащую фазы разной электромагнитной природы, инициирует формирование функционально-организованной структуры поликристаллического тела.
Практическая ценность работы: Получено эмпирическое соотношение, описывающее условия согласования системы: СВЧ генератор - камера стоячей волны - изделие, связывающее длину волны излучения и площадь сечения пучности энергии с электромагнитными свойствами и геометрическими параметрами изделия.
Разработаны принципы проектирования технологической системы СВЧ нагрева и создана установка высокотемпературного нагрева изделий из оксидных
материалов на частоте 2.45 ГГц. Оптимизііроиапі)і парамеїрі.і термообработки коруїідошіркоііиевьіх изделий машиностроители км о назначения.
Термообработкой в ЭМП поле СВЧ диапазона иодуїеньї изделия корундониркониевого состава напофраї мептнровашюй микроетр\ ктуры. организованной но принципу упрочнения корундовой-матрицы наносгруктурнон циркониевой фазоіі (а„„ = 1200-1250 МПа. IIV -= 17-14 ГПа. К,, - 24-28 М11алі|:) при относительно высокой статистической падежноепі для неметаллических материалов (модуль Вейбулла - 14-15).
Апробация работы: Результаты исследований доложены 23 ноября 2007 г. на 11-м международном семинаре-ярмарке «Российские іехно.тоіии для индустрии. Нанотсхнологни в электронике, энергетике, экологии и медицине», г. Санкт-Пегербург: 4 июля 2008 г. на конференции «Применение дисперсных порошковых систем в промышленных технологиях»: 28 октября 2008 г. па 2-ом Всероссийском форуме студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и инновации в технических университетах». г. Санкт-Петербург; но материалам научно-технических конференций «Химия и химическая технология в XXI веке». г.Томск и «Высокотемпературные материалы и технологии в XXI веке», г. Москва в 2008 году опубликованы тезисы докладов.
Публикации: По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе 2 статьи и тезисы докладов конференций.
Структура и объем диссертации: Диссертация состоит из введения. 6 глав, заключения, списка литературы и приложений. Содержит 133 страницы машинописного текста. 67 рисунков, 28 таблиц, список литературы, включающий 129 наименований на 13 страницах.
