Доктор технических наук, профессор кафедры «Механика композиционных материалов и конструкций»
614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29
Dr. Sci. (Eng.), prof., Department «Mechanics of composite materials and constructions»
614990, Perm, Komsomol pr., 29
Кандидат технических наук, доцент кафедры «Механика композиционных материалов и конструкций»
614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29
Cand. Sci. (Eng.), assistant prof., Department «Mechanics of composite materials and constructions»
614990, Perm, Komsomol pr., 29
Аспирант кафедры «Механика композиционных материалов и конструкций»
614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29
Pozdeeva T.Yu. – postgraduate student, Department «Mechanics of composite materials and constructions»
614990, Perm, Komsomol pr., 29
Аспирант кафедры «Механика композиционных материалов и конструкций»
614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29
Postgraduate student, Department «Mechanics of composite materials and constructions»
614990, Perm, Komsomol pr., 29
Проведена сравнительная характеристика агломератов, полученных методами распылительной сушки и грануляции, и консолидированных материалов на их основе. Представлены результаты исследований гранулированных в водной среде с добавлением агар-агара нанопорошков диоксида циркония, частично стабилизированного оксидом иттрия (2,5 мол.%), полученных химическим осаждением, и приготовленного методом распылительной сушки порошка марки TZ-3Y-E производства «Tosoh Corp.» (Япония). Исследования агломератов, а также микрошлифов и изломов образцов проводили методами сканирующей электронной, оптической, атомно-силовой микроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния света. Коэффициент трещиностойкости (K1с) образцов определяли методом индентирования полированной поверхности микрошлифов пирамидой Виккерса. Измеренная методом тепловой десорбции азота удельная поверхность порошков при гранулировании остается неизменной, что указывает на значительную открытую пористость полученных агломератов. При увеличении давления прессования в условиях полусухого прессования с водным раствором поливинилового спирта в качестве связки происходит разрушение агломератов и даже агрегатов гранулированных порошков, коэффициент K1с возрастает при повышении давления прессования и сопровождающем его измельчении микроструктуры материала. Порошки, агломерированные с применением распылительной сушки, разрушаются значительно менее интенсивно, K1с не изменяется с увеличением давления прессования. Проведенные исследования позволяют согласиться с авторами, указывающими на фрактальную природу агломератов, полученных из химически осажденных нанопорошков без использования распылительной сушки. Применение гранулированных нанопорошков при полусухом прессовании с приложением высоких давлений позволяет разрушить не только агломераты, но и агрегаты и получить наноструктурированную керамику с размером зерна, близким к размеру первоначальных частиц.
A comparative analysis of agglomerates obtained by spray drying and granulation methods and consolidated materials based on them was carried out. The paper provides the results obtained when studying zirconia nanopowders granulated in water medium with an agar agar additive obtained by chemical precipitation with zirconia partially stabilized by yttrium oxide (2.5 mol.%), and TZ-3Y-E powder manufactured by Tosoh Corp. (Japan) that was prepared by spray drying. Agglomerates as well as microsections and fractures of samples were studied by scanning electron, optical, atomic force microscopy, and Raman spectroscopy. The crack resistance coefficient (K1с) of samples was determined by indenting the polished surface of microsections with a Vickers pyramid. The specific surface of the powders measured by nitrogen thermal desorption during granulation remains unchanged indicating a significant open porosity of agglomerates obtained. With increasing compacting pressure under conditions of semi-dry compaction with an aqueous solution of PVA as a binder, agglomerates and even aggregates of granulated powders are destroyed, K1с increases with increasing compaction pressure and the accompanying material microstructure grinding. Powders agglomerated using spray drying break up much less intensively, K1с does not change with increasing pressure. The studies conducted allow us to agree with the authors pointing to the fractal nature of agglomerates obtained from chemically precipitated nanopowders without the use of spray drying. The use of granulated nanopowders in semi-dry compaction with the application of high pressures makes it possible to destroy not only agglomerates, but also aggregates, and to obtain nanostructured ceramics with grain sizes close to the size of initial particles.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.