1.1 Экспериментальное исследование поведения металлокерамических композитов Al2O3 с добавлением Mg-PSZ -и TiO2

Авторами [27] был поставлен эксперимент для изучения поведения металлокерамических композитов Al2O3 с добавлением Mg-PSZ и TiO2. В качестве наиболее подходящей техники для обработки была выбрана экструзионная установка. Исследуемые материалы приведены в табл.1.

Табл.1. Исследуемые материалы

Выбранное сырье смешивается в смесителе со шнеком, работающим с высокой скоростью сдвига. На следующем шаге в смеситель добавляются пластификаторы и вода непосредственно во время перемешивания. При использовании поршневого экструдера были получены ячеистые образцы 23.5мм ? 23.5 мм с 196 каналами и толщиной стенок 250 мкм и круглые прутки с диаметром 5 мм. Прикладываемое давление составляло около 10 МПа для ячеистых образцов и 9.5 МПа для прутков. Образцы сушили при 40 ?C в течение 6 ч. (влажность 80 %) и при 90 ?C в течение 6 ч. (влажность 5 %) в сушильном аппарате с циркулирующим воздухом. Затем образцы подвергали спеканию при 1500 ?C и 1600 ?C в течение 2 ч. при максимальной температуре в электрической печи. Микроструктура полученных образцов была исследована с использованием электронного микроскопа (SEM), растрового электронного микроскопа с ДОЭ-приставкой (EBSD) и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDX). При использовании рентгеновской дифракции были выявлены фазы эволюции различных спеченных материалов.

Плотность и пористость исследуемых образцов были измерены по принципу Архимеда, распределение пористости - ртутной порометрией. Этот метод основан на определении размеров и количества пор по объему ртути, проникающей в исследуемые поры. Для оценки механических свойств использовали стержни (5 мм в диаметре ? 45 мм в длину) и соты (20мм ? 20мм ? 150мм с 196 каналами). В случае ячеистых образцов возможно большее число каналов на площадь из-за усадки после спекания. 20 образцов были испытаны на трехточечный изгиб при комнатной температуре. Кроме того, при аналогичных температурных условиях были проведены испытания на четырехточечный изгиб для специальных образцов с ячеистой структурой (4мм ? 6мм ? 45мм с 12 каналами) после их закалки в воде от 200, 400 до 600 ?С. Для ячеистых образцов тех же размеров было проведено термоциклирование (1000 циклов) при использовании специальной газовой горелки (мощность 2500 Вт). При термоциклировании профиль нагревался до 800 K/мин, остывал до 400 K/мин. Затем образцы испытывались на трехточечный изгиб.