CC BY
47Приглашенная лекция
НАНОДИСПЕРСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ: ПОЛУЧЕНИЕ И
ПРИМЕНЕНИЕ
Кузнецов Д.В.
НИТУ «МИСиС», Москва 001:10.24411/9999-004А-2018-10001
В настоящее время использование наноматериалов является одним из наиболее эффективных методов повышения эксплутационных характеристик различных керамических и композиционных материалов. В рамках данной работы для повышения эксплуатационных характеристик композиционных изделий использовались керамические нанопорошки со средним размером частиц 20 нм. Исследования физико-химических характеристик композитов проводились с использованием методов лазерной дифракции, рентгеновского анализа, электронной и оптической микроскопии, низкотемпературной адсорбции азота и других. В рамках модельных экспериментов был проведен сравнительный анализ различных методик введения наноматериалов в композитные материалы - перемешивание в сухом виде, использование суспензий наночастиц, обработка в аппарате вихревого слоя и другие.
Исследования показали, что оптимальным методом введения наночастиц в керамику, в наибольшей степени позволяющим использовать преимущества наноразмерного состояния, является обработка материала в аппаратах вихревого слоя (АВС). В АВС под действием вращающегося электромагнитного поля высокой мощности ферромагнитные рабочие тела приводятся в интенсивное вихревое движение. В результате в рабочем пространстве генерируется ряд эффектов, возникающих при ударах частиц друг о друга, о вещество, о стенки рабочей зоны и контакте между ферромагнитными рабочими телами. На следующем этапе работы был проведен выбор оптимальных концентраций нанодобавок. Установлено, что добавление наноразмерных частиц в количестве до 0.1 масс. % позволяет повысить предел прочности на сжатие корундомуллитовых изделий на 30-35 %, при этом наблюдается повышение плотности изделий на 2-3 %. Микроскопический анализ структуры излома образцов, модифицированных нанопорошками, показал, что разрушение модифицированного образца происходит преимущественно по объему зерен наполнителя, т.е. прочность связующего превышает прочность зерен наполнителя. Таким образом, в рамках проведенной работы была показана возможность существенного улучшения механических характеристик композитных керамических изделий путем введения наноразмерной фракции. Установлено, что эффективность применения нанодобавки определяется технологией ее введения в композитную матрицу.
