Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) часть 1)

DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.1.90-94 УДК 666.3 : 666.653 : 546.41 : 546:284 : 621.0.39.736 : 544.032 ВОЗМОЖНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ИСКРОВОГО ПЛАЗМЕННОГО СПЕКАНИЯ ДЛЯ СИНТЕЗА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ КЕРАМИК ПРАКТИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ Е. К. Папынов12, О. О. Ш ичалин1, И. Г. Тананаев12, В. А. А враменко12, В. И. Сергиенко1 1Институт химии ДВО РАН, г. Владивосток, Россия 2Дальневосточный федеральный университет, г. Владивосток, Россия Аннотация Изучены возможности технологии искрового плазменного спекания (ИПС), передовой в области порошковой металлургии, для получения ультрасовременных функциональных керамик практического назначения. Представлены перспективы ИПС-синтеза керамик исключительного качества, востребованных электротехнической, авиационной, медицинской, ядерной и физико­ технической отраслями. Предложены оригинальные способы формирования наноструктурированных керамик, основанные на комбинировании технологий мокрого (золь- гель) и твердофазного (ИПС) синтеза. Ключевые слова: функциональные материалы, наноструктурированные керамики, искровое плазменное спекание, порошковая консолидация, золь-гель синтез. SPARK PLASMA SINTERING CAPABILITIES FOR SYNTHESIS OF FUNCTIONAL CERAMICS FOR PRACTICAL APPLICATION E. K. Papynov12, O. O. Sh icha lin12, I. G. Tananaev12’, V. A. A vram enko12, V. I. Sergienko1 11nstitute o f ^ e m is try o f the Far-Eastern Branch o f the RAS, Vladivostok, Russia 2Far-Eastern Federal University, Vladivostok, Russia A b stra c t The capabilities of spark plasma sintering (SPS) technique, advanced in the field of powder metallurgy, for fabrication of ultra-modern functional ceram ics for practical application, have been studied. The SPS prospects for high-quality ceram ics synthesis that in demand by the electrotechnical, aviation, medical, nuclear and physical-technical industries, have been presented. Novel methods for the formation of nanostructured ceram ics that include the combination of the wet (sol-gel) and solid-phase (SPS) techniques, have been proposed. Keywords: functional materials, nanostructured ceramics, spark plasma sintering, powder consolidation, sol-gel synthesis. Технология искрового плазменного спекания (ИПС) является мировым трендом в области создания ультрасовременных керамических материалов уникального функционального назначения, обладающих превосходными эксплуатационными характеристиками и чрезвычайно востребованных промышленностью и современным обществом. Концепция технологии заключается в воплощении инновационных механизмов обработки (консолидации/спекания) порошковых материалов, которые ранее не были достигнуты традиционными способами порошковой металлургии. Передовая исключительность технологии выражается в высокоскоростной консолидации дисперсных материалов неограниченного химического и фракционного состава за счет электроимпульсного нагрева при механическом сдавливании. Параметры обработки дисперсных систем в электрическом поле постоянного импульсного тока с возможностью разогрева до 1000 °С/мин при силе тока в 1-10 кА импульсного типа с периодичностью 3,3-329 мс в режиме 0n/0ff, а также с учетом прикладываемой силы сдавливания до 250 kH позволяют опережать активный рост зерна консолидируемого порошка, тем самым формируя структурные особенности нанокерамики. Фундаментальная характеристика технологии ИПС весьма обширна и не имеет однозначного обоснования, в виду исключительной сложности физической картины всего процесса, связанного с наложением целого ряда механических, теплофизических и электрофизических эффектов [1]. Однако, несмотря на это, совокупность таких доказанных и возникающих при ИПС-процессе физических явлений, как генерация тепла Джоуля — Ленца, электромиграция, электропластичность, пондеромоторные силы, эффект перколяции, электромагнитный эффект «пинча», эффект Пельтье, электротранспорт, поляризация, корреляционные эффекты, межфазные реакции, диффузия атомов и др., дает возможность исключительно варьировать составом и структурной архитектурой получаемых керамик, включая операции с далеко неравновесными нано- и микроструктурными системами. 90