Получение оксидной и смешанной инструментальной керамики

22-03-2024

+++механизм влияния добавок+++

---на процесс рекристаллизации при спекании плотных изделий---

Механизм действия ТЮ2 обусловлен, по-видимому, образованием твердого раствора с А1302, что повышает концентрацию вакансий кристаллической решетки и увеличивает коэффициент диффузии. Ряд добавок задерживает рост кристаллов корунда (MgO, MgF2, ZrOa, Si02, CaO, CaF2 и др.). Наиболее сильно этот эффект проявляется при введении даже сотых долей процента MgO. Размер кристаллов А1203 не превышает 2—10 мкм при введении 0,5—1 % MgO и исходном размере зерен А1203 1—2 мкм. При этом в отличие от других добавок снижения температуры спекания не наблюдается.

Были предложены различные объяснения механизмов влияния добавок MgO на процесс рекристаллизации при спекании плотных изделий из А1203. Наибольшее распространение получили модели образования на границах зерен оксида алюминия второй фазы (шпинели MgAl204) или сегрегации включений (например, примеси СаО), которые замедляют рост кристаллов, обусловливая мелкую и изометричную форму зерен. Однако дальнейшие эксперименты показали, что содержание активирующих добавок и примесей на границах зерен не отличается от содержания в объеме. Поэтому была предложена модель, связанная с образованием твердого раствора добавки в А1203, которая позволила непротиворечиво объяснить все наблюдающиеся в эксперименте явления, в частности торможение рекристаллизации зерен А1203 в процессе спекания. Образование твердого раствора повышает дефектность структуры А1203, что влияет на кинетику спекания, ускоряя его.

Вторичная рекристаллизация может иметь место в А1203 из-за торможения процесса первичной рекристаллизации порами, что создает благоприятные условия для преимущественного роста крупных зерен, находящихся в более благоприятных энергетических условиях. Если же ингибирующая фаза (поры) удаляется достаточно быстро, что происходит в случае спекания твердого раствора А1203 — MgO, то в результате будут формироваться зерна примерно одинакового размера. Следовательно, если в твердых растворах на основе А1а03 увеличивается скорость залечивания пор (скорость спекания) по отношению к скорости роста зерен, вторичная неравномерная рекристаллизация тормозится. Более того полная плотность может быть достигнута еще до начала образования крупнозернистой структуры.