Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) Часть 2)

видов материалов, обладающих высоким уровнем физико-механических характеристик, но гораздо более низкой температурой спекания. Подобное возможно только путем направленного управления формированием структуры оксидной керамики, основываясь на взаимосвязях в цепочке «состав - - структура — свойство — технология», что является надежным способом интенсификации технологических процессов, снижения себестоимости и повышения качества готовой продукции. Одним из основных путей решения поставленных задач является использование в качестве модификаторов добавок эвтектических составов (эвтектических добавок). Ниже приведены основные результаты. I. Установлены закономерности формирования структуры материалов на основе оксидных и бескислородных систем, модифицированных добавками различной природы, разработан научно обоснованный подход к выбору таких модификаторов. 1.1. Введена классификация добавок эвтектических составов по величине приведенной температуры спекания, а также изучены закономерности спекания корундовой керамики с эвтектическими добавками. Показано, что эвтектические добавки должны содержать катион металла оксида, являющегося в стеклообразующих системах модификатором, и катион оксида, являющегося в таких системах сеткообразователем. Введено понятие приведенной температуры спекания /прив, представляющей собой отношение температуры плавления эвтектического состава к температуре спекания материала с добавкой. По ее величине все модификаторы классифицированы на три группы. Первая группа включает добавки, содержащие катион Ti4+. При этом 1,00 > /прив> 0,90. Ко второй группе отнесены модификаторы RxOr — AbO3 — SiO 2 . В этом случае 0,90> ?прив> 0,75. Третью группу составляют добавки RxOr — B 2 O 3 — SiO 2 . При этом /прив < 0,75. Установлены акторы, учитываемые при выборе модификаторов эвтектических составов: энергия связи катион-сеткообразователь — кислород; энергия связи катион-модификатор — кислород (ионный потенциал катиона-модификатора); температура появления жидкой фазы в многокомпонентной системе; смачиваемость эвтектическим расплавом поверхности твердой фазы; вязкость расплава; поверхностное натяжение расплава; геометрия контакта «твердая фаза — жидкость» [1, 2]. 1.2. Выявлены общие закономерности спекания керамики с модифицирующими эвтектическими добавками; выполнена оценка влияния природы модификаторов на формирование микроструктуры и свойства материалов. Установлено, что при спекании материалов с добавками эвтектических составов свойства диффузионного слоя практически неотличимы от свойств остальной жидкости. В случае незначительной толщины расплава на поверхности тугоплавкого компонента существует лишь диффузионный слой, аналогичный аморфизированной прослойке вещества, в которой происходит диффузия в случае твердофазового спекания. При этом фактически измеряемой величиной является энергия активации диффузии катионов алюминия через границу твердое - жидкость, а система приобретает чувствительность к состоянию поверхности растворяемого твердого тела. Таким образом, процесс уплотнения материалов с эвтектическими добавками может быть описан диффузионными моделями анти-Яндера и анти-Гистлинга, т. е. массоперенос из твердой фазы в жидкость эвтектического состава в значительной мере определяется скоростью объемной диффузии вакансий к границе твердое — жидкость, аналогично процессу совершенствования струтуры при твердофазовом спекании оксидной керамики (рис. 1). Рис. 1. Схема процесса спекания с эвтектическими добавками (на примере оксида алюминия) 669