Научная статья на тему 'Исследование структуры и кинетики тепловых фононов железосодержащих керметов на основе корунда, синтезированных различными методами'

Исследование структуры и кинетики тепловых фононов железосодержащих керметов на основе корунда, синтезированных различными методами Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
86
7
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КЕРМЕТЫ / ФОНОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ / CERMET / THERMAL PHONON KINETICS

Аннотация научной статьи по нанотехнологиям, автор научной работы — Карбань Оксана Владиславовна, Абрамович Андрей Андреевич, Хазанов Ефим Наумович, Таранов Андрей Вадимович, Коныгин Григорий Николаевич

Исследованы структура и кинетические свойства тепловых фононов железосодержащих композитов на основе корунда, полученных способом порошковой металлургии с применением вибрационной мельницы на этапе обработки исходной смеси порошков. Проведено сравнение со свойствами исследованных ранее плотных высокодисперсных композитов, для получения которых использовалась механоактивация в шаровой планетарной мельнице смеси порошков оксида алюминия и предварительно наноструктурированного железа. Показано, что в случае пористых крупнозернистых композитов температурная зависимость коэффициента диффузии фононов имеет такой же вид, что и для плотных керамик, при этом наблюдается отклонение от закона Максвелла.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Карбань Оксана Владиславовна, Абрамович Андрей Андреевич, Хазанов Ефим Наумович, Таранов Андрей Вадимович, Коныгин Григорий Николаевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

INVESTIGATION OF STRUCTURE AND KINETICS OF THE THERMAL PHONON CERMETS BASED ALUMINA WITH IRON SUPPLEMENTATION SYNTHESIZED BY DIFFERENT METHODS

The structure and kinetic properties of thermal phonons of corundum-based iron-containing composites prepared by powder metallurgy with the use of a vibratory mill for pretreatment of the basic powder mixture have been studied. A comparison was performed with the properties of earlier investigated compact fine-grained composites prepared by mechanical activation of a powder mixture of alumina and nanostructured iron in a planetary ball mill. It is shown that in the case of porous coarse-grained composites the temperature dependence of the phonon diffusion coefficient is identical to that for compact ceramics, with a deviation from the Maxwell law.

Текст научной работы на тему «Исследование структуры и кинетики тепловых фононов железосодержащих керметов на основе корунда, синтезированных различными методами»

УДК 546.621/623:17

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И КИНЕТИКИ ТЕПЛОВЫХ ФОНОНОВ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ КЕРМЕТОВ НА ОСНОВЕ КОРУНДА, СИНТЕЗИРОВАННЫХ РАЗЛИЧНЫМИ МЕТОДАМИ

КАРБАНЬ О.В., АБРАМОВИЧ А.А., **ХАЗАНОВ Е.Н., **ТАРАНОВ А.В.,

КОНЫГИН Г.Н., САЛАМАТОВ Е.И.

Физико-технический институт УрО РАН, 426000, г. Ижевск, ул. Кирова, 132

Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров, 198095, г. Санкт-Петербург, ул. Ивана Черных, д. 4

* *

Институт радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова РАН,

125000, г. Москва, ул. Моховая 11/7

АННОТАЦИЯ. Исследованы структура и кинетические свойства тепловых фононов железосодержащих композитов на основе корунда, полученных способом порошковой металлургии с применением вибрационной мельницы на этапе обработки исходной смеси порошков. Проведено сравнение со свойствами исследованных ранее плотных высокодисперсных композитов, для получения которых использовалась механоактивация в шаровой планетарной мельнице смеси порошков оксида алюминия и предварительно наноструктурированного железа. Показано, что в случае пористых крупнозернистых композитов температурная зависимость коэффициента диффузии фононов имеет такой же вид, что и для плотных керамик, при этом наблюдается отклонение от закона Максвелла.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: керметы, фононная спектроскопия. ВВЕДЕНИЕ

Разработка новых композиционных материалов на основе керамики и металлов привели к созданию класса функциональных материалов - керметов, в которых пластичные металлические частицы внедрены в жесткую керамическую матрицу. Такие материалы, как было показано ранее [1, 2], совмещают свойства керамической матрицы (термостабильность, температурную стойкость, химическую стойкость, твердость) со свойствами металлических включений (прочность, надежность в эксплуатации, износоустойчивость). Наряду с работами по включению в керамические матрицы тугоплавких металлов, таких как вольфрам, молибден, гафний, интерес представляют оксидно-керамические материалы с включениями частиц железа или стали, вследствие их низкой стоимости.

Способы получения керметов зависят не только от типа керамической матрицы и металлических включений, но и от необходимого структурного состояния материала и предполагаемого применения. Наиболее известные подходы к получению керметов на основе оксида алюминия следующие: порошковая металлургия [3, 4], восстановление в токе водорода [5, 6], метод инфильтрации [7, 8], электронно-лучевая эпитаксия [9]. При этом, порошковая металлургия, характеризующаяся высокоэкономичными и малоотходными технологическими процессами получения материалов с широким спектром свойств - это наиболее распространенный способ получения оксидно-керамических материалов с включениями частиц железа или стали. Применение методов порошковой металлургии позволяет контролировать процесс формирования структуры, размер зерен и пористости материала, изменяя дисперсность исходных порошков при различных схемах подготовки исходных порошков, а также, варьируя метод компактирования, температуру спекания и последующей термообработки [1, 3, 10].

С целью повышения дисперсности исходных порошков и их смесей, используют метод механоактивации [11 - 13]. Измельчение порошков с применением различных типов высокоэнергетических мельниц [12], включая аттриторы, вибрационные мельницы и шаровые планетарные мельницы, может приводить к резкому изменению химических и

физических свойств порошков, в частности к уменьшению времени спекания и, как следствие, тормозить рост зерен. Выбор метода диспергирования и времени спекания определяется требуемыми свойствами и структурой материала [14, 15]. Ранее нами была исследована структура железосодержащих керметов на основе корунда [16], полученных механоактивацией в шаровой планетарной мельнице смеси порошков оксида алюминия и предварительно переведенного в нанокристаллическое состояние a-Fe. Такая схема получения порошков позволила сохранить после спекания при 1300 °С наноразмерную структуру как керамической матрицы, так и металлических включений. При повышении температуры спекания до 1650 °С размер металлических включений (40 - 50 нм) сохранялся, несмотря на рост зерен корунда до 1 - 3 мкм.

Свойства керметов не являются аддитивной суммой свойств составляющих их компонентов, а во многом определяются их макро- и микроструктурой, которая, в свою очередь, зависит от свойств исходных веществ и технологии изготовления [1]. В частности, теплофизические свойства композитов определяются как размерами зерен керамической матрицы, так и размерами и распределением внедренной металлической фазы (равномерность, наличие шеек), а также пористостью материала [17, 18]. Известно [1, 17, 18], что, при добавлении металлической фазы температуропроводность керметов повышается в зависимости от количества введенной металлической фазы. Однако, для синтезированных нами образцов, введение a-Fe приводит к понижению теплопроводности образцов [19], до значений 2 Вт/(м-К), характерных для наноструктурного пористого диоксида циркония, одного из распространенных материалов для термобарьеров в настоящее время [20, 21]. Исследование распространения тепловых слабонеравновесных фононов в этих материалах показало [22], что из-за малого размера зерен железа (30 - 80 нм) они не являются эффективными переносчиками температуры, а, обладая высокой теплоемкостью, служат центрами захвата для тепловых фононов субтерагерцовых частот в поликристаллической диэлектрической матрице Al2O3, что снижает температуропроводность металлокомпозита.

Однако получение значительного количества материала для термобарьеров по данной схеме представляется затруднительным из-за низкой производительности шаровой планетарной мельницы. В условиях эксперимента удавалось получать не более 10 г образца за один цикл обработки. При использовании для механоактивации образцов мельниц промышленного типа (аттриторных, вибрационных), отличающихся большей производительностью, из-за изменения энергонапряженности и типа воздействия, может увеличиваться размер зерен, как металлической, так и керамической фазы [1, 23, 24].

В то же время, в работах [17, 18] показано, что температуропроводность керметов на основе корунда практически не зависит от размера введенной металлической фазы, и может дополнительно регулироваться с помощью пористости материалов [20, 21], что делает актуальной задачу получения материалов для термобарьеров на основе корунда с помощью промышленных технологий подготовки исходных металл-керамических порошков.

В работе исследовались структура и кинетические характеристики тепловых фононов в области гелиевых температур железо-керамических композитов на основе корунда различной плотности и размеров металлических включений.

ОБРАЗЦЫ

Образцы были получены механической обработкой порошка a-Al2O3 в мельнице вибрационного типа. В процессе механообработки осуществлялось введение стали ШХ15 в керамическую массу путем намола. Помол проводился до тех пор, пока количество намолотого металла не достигало « 20 масс. %.

В качестве пластификатора вводился 1 % десятипроцентного поливинилового спирта. Пластификатор вводился уже на стадии измельчения и перемешивался в количестве, необходимом для процесса формирования. Из гранулированной массы на ручном гидравлическом прессе при давлении Р = 100 МПа прессовались образцы в виде цилиндров

диаметром 12 мм и h = 15 - 18 мм. Далее образцы спекались при температуре 1300, 1500 и 1600 °С. В зависимости от скорости нагрева [25] образцы имели пористость 10, 17,5 и 35 % при каждой температуре спекания.

Рентгеновские исследования проводились на дифрактометре ДРОН-3 в Cu Ка монохроматизированном излучении. Фазовый состав образцов после спекания представлен в таблице и на рис. 1. Видно, что относительная составляющая шпинельной фазы немонотонно зависит от температуры спекания и увеличивается с ростом пористости образцов. Содержание шпинельной фазы при этом не коррелирует с количеством а-Fe, что можно объяснить как окислением только некоторой части железа с образованием шпинели в поверхностных и интерфейсных областях в условиях динамического вакуума при спекании образцов [16], так и низкой чувствительностью метода рентгеновской дифракции при небольших относительных количествах фаз, а также при существовании фаз в виде тонких интерфейсных слоев [26]. Ранее проведенные сравнительные исследования фазового состава наноструктурных керметов методами рентгеновской дифракции и Мессбауэровской спектроскопии показали [16], что по данным рентгеновской дифракции соотношения шпинельной и a-Fe фаз составляло 1:6, а по данным Мессбауэровской спектроскопии 1:1, что подтверждает формирование тонких слоев шпинельной фазы в интерфейсных областях.

Таблица

Фазовый состав композитов по данным рентгеновской дифракции

Фаза 10% пористость 17,5% пористость 35% пористость

1300 °С 1500°С 1600 °С 1300 °С 1500°С 1600 °С 1300 °С 1500°С 1600 °С

a-Fe 4 3 2 9 8 8 6 5 4

AI2O3 95 96 97 89 90 88 92 93 94

FeAl2O4 1 1 1 2 2 2 2 2 2

20 30 40 50 60 70 80 90

2 0 , град

Рис. 1. Дифрактограмма образца кермета 17,5% пористости, спеченного при 1600 °С

Структурные и субструктурные параметры находились с использованием процедуры, описанной [27]. В качестве эталона использовался порошок Fe, отожженный при T = 1123 K (2 ч) и корунд с размером зерен 3000 нм. Согласно проведенным расчетам величина зерен железа и корунда превышала чувствительность данного метода и была свыше 300 нм.

Исследования сколов композитов проводились на сканирующей зондовой лаборатории Integra в полуконтактном режиме на воздухе (применялись кремниевые кантилеверы NSG 11). Условия подготовки образцов и эксперимента обсуждены в [28]. По данным атомной силовой микроскопии размер частиц железа в матрице корунда составляет 300 - 500 нм (рис. 2), что совпадает с данными рентгеновской дифракции.

ш г

0.5-

I

ИССЛЕДОВАНИЯ КИНЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕПЛОВЫХ ФОНОНОВ В ОБЛАСТИ Ш-ТЕМПЕРАТУР И АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

В работе анализировалось распространение слабонеравновесных тепловых фононов (НФ), создаваемых импульсным нагревом пленки металла (золота), нанесенной на один из

торцов исследуемого образца. Образцы керметов представляли собой тонкие пластины

2 2 толщиной (1,3 - 1,5)-10- см и площадью около 0,5 см .

Прошедший через исследуемый образец импульс фононной неравновесности в режиме диффузии регистрировался на противоположном торце широкополосным приемником -болометром на основе сверхпроводящей пленки олова. Измерения проводились при гелиевых температурах, что позволяло пренебречь неупругим фонон-фононным рассеянием за время регистрации сигнала. Температура термостата Т0 могла меняться путем откачки паров Не в интервале 1,5 - 3,8 К. Рабочая точка болометра смещалась по температуре полем сверхпроводящего магнита, расположенного в непосредственной близости с болометром. Мощности, выделяемые в пленке металла, составляли 10-2 - 10-1 Вт/мм2 (длительность импульса ~100 нс). При этом пленка нагревалась до температуры Ть, такой, что АТ = Ть - Т0 << Т0. Это позволяло считать, что распределение термолизованных в пленке инжектора фононов имело температуру термостата, а проведение измерений при различных Т0 - получать температурные характеристики рассеяния НФ тепловых частот. Диффузионный характер распространения НФ описывается уравнением

дх2 в дг

где В=к/^ - коэффициент диффузии фононов; к, ^ - теплопроводность и теплоемкость материала соответственно.

Измеряемой в экспериментах величиной являлось гт - время прихода на болометр максимума диффузионного сигнала гт = L2/2D, где В = М3, I - длина свободного пробега НФ, V - средняя по поляризациям скорость фононов, L - размер образца в направлении распространения НФ.

Модель процесса распространения НФ в присутствии центров захвата рассмотрена в работах [31, 32] при анализе экспериментальных результатов по распространению НФ в твердых растворах с парамагнитными центрами Yз-x(Er,Ho)xAl5O12. Согласно полученным результатам, процесс распространения 5-образного теплового импульса в бесконечной одномерной среде описывается двумя коэффициентами диффузии, характеризующие «быстрый» и «медленный» процессы. В случае быстрого энергообмена между подсистемой фононов и центрами захвата возможен только «медленный» процесс. При этом выражение

Рис. 2. АСМ-изображение сколов кермета (1600 °С, 10% пористость)

для коэффициента диффузии полностью совпадает с выражением Максвелла [33], полученном для электропроводности в негомогенных системах:

Б =-Б-< (2)

1 + ^с

1 + 1 - /рй

где сре, срь - теплоемкость «ловушек» (железа) и фононов (Л1203), соответственно, р - весовой концентрации железа, Б0 - коэффициент диффузии фононов в системе без центров захвата.

В однофазных диэлектрических керамиках Б0 сложным образом зависит от структуры образцов (рис. 3, 4). В рассматриваемом случае крупнозернистых керамик геометрическое рассеяние преобладает [30], и большое (на один-два порядка) уменьшение коэффициента диффузии в керметах по сравнению с базовой керамикой Л1203 согласно предлагаемому подходу связано с тем, что фрагменты нанодисперсной фракции металла могут являться «ловушками» для неравновесных фононов.

Рис. 3. Зависимость величины коэффициента диффузии от среднего размера зерна D(R) в керамике Л1203 при Т = 3,86 К

Рис. 4. Температурная зависимость коэффициента диффузии фононов в керметах различной пористости, спеченных при температуре 1600 °С. Сверху вниз — пористость 35; 17,5; 10%

Так как электронная теплоемкость железа при концентрации порядка 1 вес.% при гелиевых температурах примерно на 1 - 2 порядка превышает теплоемкость фононной подсистем, то из представленного выражения следует, что с ростом концентрации железа

будет уменьшаться - D~1/p, а поскольку при этих температурах се/ /сри ~ Т2, то Def ~ D0T2. В керамиках D0 определяется упругим рассеянием фононов на границах зерен, т.е. ведет себя согласно модели из работы [30], из которой следует, что в плотных керамиках при гелиевых температурах и размере зерен более 200 нм резонансное рассеяние на границах не возникает (кривая 4 на рис. 5), и, следовательно, получить зависимость Def ~ Т (И > 0) невозможно. Это значит, что для рассматриваемой серии керметов низкой плотности значительную роль должно играет рассеяние фононов на порах, которое также было рассмотрено в [30].

ю

Е

о

0.1

0.01

III

\ \

1 \ X?' 1\ \ 2' ---

| 1 // 1 1 1 1

Т.К

Рис. 5. Температурные зависимости D(T) для образцов плотных керметов из работы [22]. Кривые 1'-4' — теоретические зависимости в структуре поликристаллической матрицы, рассчитанные без учета фракции железа ф0), согласно [22]. Кривые 1-4 — теоретические зависимости, рассчитанные из выражения (*).

□ - эксперимент

На рис. 6 представлены результаты расчетов, проведенных в рамках модели [30] температурной зависимости коэффициента диффузии D0 в плотных керамиках, размер зерна которых (~500 нм) не приводит к резонансному рассеянию фононов (верхняя кривая), пористых керамик в отсутствии железных включений (средняя), а также эффективный коэффициент диффузии (нижняя кривая), рассчитанный из выражения (2) с параметрами, подогнанными для образца спеченного при температуре 1600 °С и пористостью 17,5 %.

\ \

- :

; ■

0 1 2 3 4 5 6 7

Т.К

Рис. 6. Формирование температурной зависимости коэффициента диффузии фононов в пористых железосодержащих композитов (пояснения в тексте)

Из рис. 6 следует, что учет пористости исследуемых керметов позволяет вполне удовлетворительно описать температурную зависимость коэффициента диффузии исследуемых керметов. Что касается концентрационной зависимости коэффициента, то в этих керметах, в отличие от плотных, зависимость D ~ 1/p, которая следует из выражения Максвелла (2), не выполняется, и подгоночное значение концентрации всегда меньше реального. Возможно, это связано с высокой пористостью и большой дисперсностью размеров зерен керамической матрицы и металлических включений.

ВЫВОДЫ

Проведено исследование структуры и кинетики слабонеравновесных фононов металл-оксидных композитов на основе корунда, полученных различными методами. Поскольку коэффициент диффузии фононов определяется структурой образцов, в первую очередь пористостью и размером металлических включений, то кинетические свойства фононов зависят от метода синтеза материла, в частности, дисперсности исходной смеси порошков. В случае образцов с высокой пористостью и больших размеров зерен наблюдается отклонение температурной зависимости коэффициента диффузии от закона Максвелла.

Работа поддержана грантом РФФИ (проект № 11-02-704). СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кислый П.С., Бондарук Н.И., Боровикова М.С. и др. Керметы. Киев : Наук. Думка, 1985. 272 с.

2. Ji Y., Yeomans J.A. Processing and mechanical properties of Al2O3 _ 5 vol. % Cr nanocomposites // Journal of European Ceramic Society. 2002. V. 22. P. 1927-1936.

3. Алымов М.И. Порошковая металлургия нанокристаллических материалов. М. : Наука, 2007. 169 с.

4. Gaffet E. et al. Some Recent Developments in Mechanical Activation and Mechanosynthesis // J. Mater. Chem. 1999. V. 9. P. 305-314.

5. Coquay P. et.al. From ceramic-matrix nanocomposites to the synthesis of carbon nanotubes // Hyperfine Interactions. 2000. V. 130. P. 275-299.

6. Schwartz L.D., Lukaniuk C.M., Etsellb T.H. A New Production Technique for Molybdenum±Zirconia Cermets // Advanced engineering materials. 1999. V. 1, № 2. P. 111-113.

7. Lu J., Gao L., Guo J., Niihara K. Preparation, sintering behavior, and microstructural studies of Al2O3/Mo composites from boehmite-coated mo powders // Mater. Res. Bull. 2000. V. 35. P. 2387-2396.

8. Sekino T., Nakajima T., Ueda S., Niikhara K. Reduction and sintering of nickel-dispersed-alumina composite and its properties // J.Am. Ceram.Soc. 1997. V. 80. P. 1139-1148.

9. Domnich V., Gootsi Y. High-pressure surface science // In Handbook of Surfaces and Interfaces of Materials (Surface and interface analysis and properties). US Academic Press., 2001. V. 2. P. 195-237.

10. Хасанов О.Л., Копылов Ю.Л., Кравченко В.Б., Двилис Э.С. и др. Проблемы компактирования нанопорошков для получения высокоплотных, высокопрозрачных оксидных керамик // Нанотехника. 2008. Т. 14, № 2. С. 3-9.

11. Аввакумов Е.Г. Механические методы активации химических процессов. Новосибирск : Наука, 1986. 304 с.

12. Зырянов В.В. Механохимическая керамическая технология: возможности и перспективы // Сб. науч. трудов «Механохимический синтез в неорганической химии». Новосибирск : Наука. СО, 1991. С. 102-125.

13. Андрюшкова О.В., Полубояров В.А., Паули И.А., Коротаева З.А. Механохимия создания новых материалов : уч. пособие. Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2007. 385 с.

14. Guichard J.L., Tillement O., Mocellin A. Alumina-cromium cermets by hot pressing of nanocomposite powders // J. Eur. Ceram. Soc. 1998. V. 18. P. 1743-1752.

15. Osso D. е! al. Alumina-alloy nanocomposite powders by mechanosynthesis // Journal of Materials Science. 1998. V. 33, № 12. P. 3109-3119.

16. Гончаров О.Ю., Карбань О.В., Немцова О.М., Ильин И.А. Анализ процесса формирования нанокомпозитов Al2O3 + Fe // Физика и химия стекла. 2009. Т. 35, № 2. С. 210-218.

17. Liu D.V., Tuan W.Y. Microstructure and thermal conduction properties of Al2O3-Ag composites // Acta Mater. 1996. V. 44, № 2. Р. 813-818.

18. Liu D.-M., Tuan W.H., Chiu Ch.-Ch. Thermal diffusivity, heat capacity and thermal conductivity in Al2O3-Ni composite // Mater. Science and Engineering B. 1995. V. 31. P. 287-291.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

19. Абрамович А.А., Карбань О.В., Иванов В.В., Саламатов Е.И. Влияние структуры на теплопроводность нанокомпозита Al2O3 +Fe // Физика и химия стекла. 2005. Т. 31, № 4. С. 764-767.

20. Schlichting K.W., Padture N.P., Klements P.G. Thermal conductivity of dense and porous yttria-stabilized zirconia // J. Mater. Science. 2001. V. 36. P. 3003-3010.

21. Leclercq B., Me' vrel R., Liedtke3 V., Hohenauer W. Thermal conductivity of zirconia-based ceramics for thermal barrier coating // Werkstofftech. 2003. V. 34. P. 406-409.

22. Карбань О.В., Саламатов Е.И., Таранов А.В. и др. Исследование особенностей кинетики тепловых фононов и структуры нанодисперсных железосодержащих керметов на основе корунда в области He-температур // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2009. Т. 135, № 4. Р. 758-765.

23. Гаршин А.П., Гропянов В.М., Зайцев Г.П., Семенов С.С. Машиностроительная керамика. СПб. : Изд-во СПбГУ, 1997. 726 с.

24. Geandlier G., Hazotte A., Denis S., Mocellin A., Maire E. Microstructural analysis of alumina chromium composites by X-ray tomography and 3-D finite element simulation of thermal stresses // Scripta Materialia. 2003. V. 48, № 8. P. 1219-1224.

25. Михайлова И.С. Спекание, строение и свойства металло-оксидных тугоплавких систем на основе a-Al2O3 и ZrO2 : дис.... канд. хим. наук. СПб., 2000. 131 с.

26. Nagel R., Balogh A.G. On the behavior of enhanced mixing in metal/ceramic interfaces // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 2001. V. 175-177. P. 398-402.

27. Елсуков Е.П. Дорофеев Г.А., Ульянов А.Л. и др. Твердофазные реакции в системе Fe(68)Ge(32) при механическом сплавлении // Физика металлов и металловедение. 2003. Т. 95, № 2. С. 60-65.

28. Карбань О.В., Канунникова О.М., Саламатов Е.И. и др. Применение современных методов исследования для изучения оксидных нанокерамик // Химическая физика и мезоскопия. 2009. Т. 11, № 4. С. 499-511.

29. Барабаненков Ю.Н. и др. Распространение фононов в нанокристаллических керамиках ZrO2:Y2O3 // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2006. Т. 129, № 1. С. 131-138.

30. Иванов В.В., Саламатов Е.И., Таранов А.В., Хазанов Е.Н. Резонансное рассеяние неравновесных фононов (10-50 нм) в наноструктурной керамике на основе композитов YSZ+Al2O3 // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2008. Т. 133. С. 339-347.

31. Саламатов Е.И. Нелокальные эффекты при диффузионном распространении тепловых импульсов в системах с центрами захвата неравновесных фононов // Физика твердого тела. 2002. Т. 44, вып. 5. С. 935-941.

32. Саламатов Е.И. Влияние процессов фононного распада на формирование сигнала фононной неравновесности в кристаллах с двумя подсистемами ДУС // Физика твердого тела. 2003. Т. 45, вып. 4. С. 691-695.

33. Maxwell C. A Treatise on Electricity and Magnetism. New York : Dover Publications Inc, 1954, Chap. 9.

INVESTIGATION OF STRUCTURE AND KINETICS OF THE THERMAL PHONON CERMETS BASED ALUMINA WITH IRON SUPPLEMENTATION SYNTHESIZED BY DIFFERENT METHODS

Karban O.V., *Abramovich A.A., **Khazanov E N., **Taranov A.V., Konygin G.N.. Salamatov E.I.

Physical-Technical Institute, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, Izhevsk, Russia *Saint Petersburg State Technological University of Plant Polymers, Saint Petersburg, Russia **Institute of Radio Engineering and Electronics RAS, Moscow, Russia

SUMMARY. The structure and kinetic properties of thermal phonons of corundum-based iron-containing composites prepared by powder metallurgy with the use of a vibratory mill for pretreatment of the basic powder mixture have been studied. A comparison was performed with the properties of earlier investigated compact fine-grained composites prepared by mechanical activation of a powder mixture of alumina and nanostructured iron in a planetary ball mill. It is shown that in the case of porous coarse-grained composites the temperature dependence of the phonon diffusion coefficient is identical to that for compact ceramics, with a deviation from the Maxwell law.

KEYWORDS: cermet, thermal phonon kinetics.

Карбань Оксана Владиславовна, доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник отдела структурно-фазовых превращений ФТИ УрО РАН, тел. (3412) 72-52-39, e-mail: [email protected]

Абрамович Андрей Андреевич, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики СПбГТУРП, тел. (812) 7864307

Хазанов Ефим Наумович, доктор физико-математических наук, профессор, ведущий научный сотрудник отдела Полупроводниковой электроники ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, тел. (495)6293590, e-mail: [email protected]

Таранов Андрей Вадимович, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник отдела Полупроводниковой электроники ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, e-mail: [email protected]

Коныгин Григорий Николаевич, кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией механоактивации органических систем ФТИ УрО РАН, тел. (3412) 72-87-75, e-mail: [email protected]

Саламатов Евгений Иванович, доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник отдела теоретической физики ФТИ УрО РАН, тел. 8(3412)21-69-33, е-mail: [email protected]

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.