Registration Number
0825U001200, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
26-05-2025
popup.evolution
o
Title
Composite material based on ZrO2 nanopowder with enhanced performance properties
Author
Oksana M. Morozova,
popup.head Olena Y. Fedorenko
popup.head Edwin Gevorkyan
popup.opponent Olena S. Khomenko
popup.opponent Serhiі M. Logvinkov
popup.review Artem V. Zakharov
popup.review Viktoriia V. Taranenkova
popup.rada
National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute"
Description
Дисертаційна робота спрямована на розробку керамічних матеріалів на основі синтезованого частково стабілізованого нанопорошку ZrO2, призначених для формування виробів з покращеними експлуатаційними властивостями методом гарячого пресування з пропусканням змінного струму. Об’єкт дослідження–процеси електроконсолідації порошкових сумішей на основі нанопорошків ZrO2. Предмет дослідження – рецептурно-технологічні параметри одержання, фізико-хімічні закономірності формування та властивості функціональних керамічних і композиційних матеріалів на основі синтезованих нанопорошків стабілізованого ZrO2 у взаємозв’язку з їх фазовим складом і мікроструктурою. Метою дисертаційної роботи є розробка складу і технології одержання керамічних (ZrO2‒Y2O3, ZrO2‒CeO2) та композиційних (Al2O3‒SiO2‒ZrO2, ZrO2‒Y2O3‒SiC) матеріалів інструментального і біонженерного призначення з покращеними механічними характеристиками. За підсумками досліджень теоретично обгрунтовано і практично підтверджена можливість створення повного циклу отримання керамічних та композиційних матеріалів на основі частково стабілізованих порошків ZrO2 із покращеними механічними властивостями. Вперше:- встановлено параметри синтезу нанопорошків ZrO2 з фторидних розчинів та часткової стабілізації
t-ZrO2 легуючими добавками (3-15 мол.% Y2O3 та з CeO2), з наступним термічним відпалом, що забезпечує механізм трансформаційного зміцнення; - досліджено кінетику росту зерен і ущільнення під час спікання ZrO2–5 мас.%CeO2 та встановлено параметри моделі ущільнення композитів на основі порошків частково стабілізованого ZrO2 в процесі електроконсолідації, що дозволило визначити раціональні параметри компактування композитів в інтервалі температур 1400‒1500 °С за витримки 5‒10 хв, які забезпечують максимальну ступінь спікання матеріалів (ρвідн= 0,99) і високі механічні властивості; - встановлено закономірності формування в процесі гарячого пресування методом електроконсолідації мікроструктури та фазового складу композитів оптимального складу з підвищеними механічними властивостями: для складу Al2O3–20% SiO2–10% ZrO2 HV = 19,76 ГПа і KIC = 13,19 МПа·м1/2; для складу ZrO2–5%CeO2–20%SiC HV = 16,84 ГПа і KIC = 15,19 МПа·м1/2; - експериментально підтверджена можливість використання композиту складу Al2O3‒20%SiO2‒10%ZrO2 в якості матеріалу інструментального призначення; визначено технологічні параметри піскоструминної обробки, що забезпечує підвищення ефективності механообробки (зоврема очищення поверхонь сталевих труб в процесі ремонтних робіт від іржі та підготовка поверхні для нанесення захисного шару фарби) на 16% і збільшує тривалість експлуатації сопла; - композит складу ZrO2‒5% CeO2‒10% SiC, одержаний за температури 1300 °C впродовж 10 хв має показник біосумісності 66 % та підтримує остеогенну активність клітин MG-63 (лінія остеосаркоми людини); показана ефективність дії плазмової обробки композиту та визначено гідрофільність поверхні остеоімплантів, що позитивно впливає на адгезію до клітин. Результати роботи впроваджені у навчальний процес кафедри технології кераміки, вогнетривів, скла та емалей Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут» при підготовці магістрів.
Ключові слова: кераміка, композит, синтез, діоксид цирконію, корунд, карбід силіцію, добавки, електроконсолідація, спікання, фазоутворення, фізико-механічні властивості, міцність, термостабільність, фазовий склад, біосумісність.
Registration Date
2025-04-08
popup.nrat_date
2025-04-08 / 2026-07-01
