Взаимодействие рабочих органов и материалов при обработке резанием по сложным контурам
Диссертация
Автор: Кулаков, Антон Алексеевич
Название: Взаимодействие рабочих органов и материалов при обработке резанием по сложным контурам
Справка: Кулаков, Антон Алексеевич. Взаимодействие рабочих органов и материалов при обработке резанием по сложным контурам : диссертация кандидата технических наук : 05.02.13 / Кулаков Антон Алексеевич; [Место защиты: Моск. гос. ун-т дизайна и технологии] - Москва, 2010 - Количество страниц: 155 с. ил. Москва, 2010 155 c. :
Объем: 155 стр.
Информация: Москва, 2010
Содержание:
1 Введение
2 Литературный обзор
21 ВТСП-материалы и методы их получения
22 Требования, предъявляемые к чистоте ВТСП-материалов, и методы ее контроля
23 Существующие барьерные материалы
24 Сведения о структуре и свойствах соединений ВаМОз
25 Методы синтеза барьерных материалов и их спекание
26 Резюме
3 Экспериментальная часть
31 Синтез образцов
311 Получение порошков
312 Получение керамики
313 Получение барьерных покрытий
32 Методы исследования
4 Результаты и их обсуждение
41 Взаимодействие порошков У(КЕ)-123/211 и ВаМОз (М=Тл, Ъх, Щ Се, ТЪ; ЯЕ=Ьп):
411 М02 (ВаМОз) - У
412 ВаТЮз — ЯЕ-Ва-Си-О
413 ВаТЮ3 — УДЕ
414 ВаМОз — КБ-123 (М=гг, Се, Щ 11Е=Но, Ьа, N(1)
415 Выбор объектов для дальнейшего исследования
42 Получение высокоплотной керамики на основе ВаМОз
421 Получение порошков в активной форме
422 Спекание порошков и получение плотной керамики
423 Влияние добавок при спекании
424 Получение толстопленочных барьерных покрытий
43 Взаимодействие керамических материалов с расплавами У-Ва-Си
431 Химические особенности взаимодействия
432 Поглощение расплава керамикой
Введение:
Актуальность работы. Наиболее перспективные методы получения ВТСП-керамики на основе (У,КЕ)Ва2СизОх с высокими значениями критического тока и силы выталкивания в магнитном поле основаны на использовании расплавных технологий. Все существующие методы получения ВТСП-монокристаллов также связаны с использованием купратных расплавов. Высокая химическая агрессивность этих расплавов предъявляет исключительно высокие требования к устойчивости применяемых контейнерных (барьерных) материалов. Работа с традиционными тиглями или подложками из А120з и 2г02(У20з) приводит к недопустимому загрязнению синтезируемых образцов посторонними примесями или нежелательному изменению состава расплава и, как следствие, к ухудшению сверхпроводящих характеристик ВТСП-керамики и монокристаллов.
Цель настоящей работы - поиск и создание эффективных барьерных материалов, устойчивых к взаимодействию с расплавами У(КЕ)-Ва-Си-С). При ее выполнении последовательно решались следующие задачи:
1. Изучение равновесий оксидов МО2 и ВаМОз (М=Т1, ТИ, Се, Ъх, Н1) с У- и РЗЭкупратами при твердофазном и расплавном контакте. Выбор соединений, обладающих наибольшей химической устойчивостью по отношению к указанному взаимодействию;
2. Разработка методов получения химически устойчивых соединений в виде порошков, обладающих повышенной активностью к спеканию;
4. Исследование химической устойчивости полученной керамики по отношению к расплавам У(11Е)-Ва-Си-0.
В качестве объектов исследования были выбраны оксиды МО2 и соединения ВаМОз (М=Т1, ТЬ, Се, Ъх, ЬИ), а также процессы их взаимодействия с купратами иттрия, РЗЭ и бария. В связи с этим, в обзоре литературы особое внимание уделено химическим и физическим свойствам указанных соединений, методам их получения, фазовым соотношениям, реализующимся при синтезе. Поскольку ставилась задача получения плотных керамических материалов, то были рассмотрены процессы получения оксидных порошков в активном состоянии, а также процессы их спекания.
Научная новизна работы сформулирована в виде следующих положений, которые выносятся на защиту:
1. Впервые систематически исследована реакционная способность оксидов МО2 и ВаМОз (М=Т1, ТЬ, Се, Н1) по отношению к расплаву (У, 11Е)-Ва-Си-0. Установлено, что характер взаимодействия ВаМОз с расплавом определяется возможностью образования и устойчивостью твердых растворов на основе исходных соединений или новых перовскитоподобных оксидов. Устойчивость продуктов реакции оказалась связана, в первую очередь, с соотношением ионных радиусов Ва, М, Си, и У(11Е). Для сложных оксидов с малой величиной Дв^х при взаимодействии с расплавом возможен распад на простые оксиды.
2. Доказано отсутствие химического взаимодействия с оксидным расплавом не только отмечавшегося ранее цирконата бария, но также ВаНЮз и ВаСеОз. Более низкая температура начала диффузионной подвижности последнего по сравнению с цирконатом бария делает весьма перспективным использование церата бария для получения новых барьерных материалов.
3. Наряду с использованием методов химической гомогенизации для синтеза исходных порошков ВаМОз, высокоэффективным приемом снижения температуры спекания и повышения плотности спеченной керамики является применение легкоплавких добавок на основе СиО и ВаСиОг, впервые использованных в настоящей работе для спекания ВаМОз (М=Се, Ъс, Н1}. Они не загрязняют расплава при контакте с ним и в значительной степени удаляются при проведении спекания, тормозя процессы вторичной рекристаллизации. 4. Установлено, что при контакте керамик на основе ВаМОз (М=Се, Zr, Hf) с расплавами (Y,RE)-Ba-Cu-0 химического взаимодействия и растворения не наблюдается. В то же время исключительно высокая смачивающая способность расплава требует отсутствия открытой пористости в используемых барьерных материалах. Продемонстрирована высокая эффективность метода получения высокоплотных покрытий на основе тугоплавких соединений ВаМОз путем газоплазменной обработки поверхности керамического материала.
Практическая значимость работы; разработаны методологические основы создания новых барьерных материалов, устойчивых по отношению к купратным расплавам, а также получены керамические барьерные материалы на основе ВаСеОз и ВаНГОз и продемонстрирована их высокая эффективность. Предлагаемые барьерные материалы на основе церата бария обладают той же химической устойчивостью, что и лучшие современные материалы на основе BaZrC>3, но вместе с тем позволяют значительно снизить температуру спекания. Применение последних будет способствовать дальнейшему улучшению функциональных параметров ВТСП-керамики и монокристаллов.
Апробация работы. Результаты работы доложены на Международных научных конференциях студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2001, 2002», на Международной конференции по химии твердого тела ECSSC-2000 (Прага, Чехия, 2000), на IV Штайнфуртском керамическом семинаре (Штайнфурт, Германия, 2000), на VIII Европейской конференции по химии твердого тела (Осло, Норвегия, 2001), на XXVI Осенней школе «Диффузия и реакции на границе раздела твердых тел» (Галле, Германия, 2001), на XIV Международном симпозиуме по реакционной способности твердых тел (Будапешт, Венгрия, 2000).
Публикации. Материалы диссертационной работы опубликованы в 9 работах, в том числе в 2 статьях в российских научных журналах и 7 тезисах докладов на международных научных конференциях.
Вклад автора в разработку проблемы. В основу диссертации положены результаты научных исследований, проведенных непосредственно автором в период 19992002 гг. Работа выполнена в Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова на Факультете наук о материалах и кафедре неорганической химии Химического факультета. Работа поддержана Российским Фондом Фундаментальных Исследований (гранты № 99-03-32627а «Поиск оптимальных условий синтеза функциональных материалов с использованием моделей нелинейной эволюции многокомпонентных систем», 02-03-33263а «Физико-химические процессы, происходящие при формировании микроструктуры функциональных оксидных материалов») и Фонда Сороса. В проведении ряда экспериментов принимал участие студент ФНМ А.В.Орлов, руководство научной работой которого осуществлял автор.
Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 118 страницах машинописного текста, иллюстрирована 48 рисунками и 12 таблицами. Список цитируемой литературы содержит 137 ссылок.
Работа состоит из введения, трех глав (литературный обзор, экспериментальная часть, результаты и их обсуждение), заключения, выводов, списка цитируемой литературы и приложения.
Автор выражает благодарность A.B. Кнотько за помощь в исследовании образцов методами РФА и SEM, М.А. Новожилову за содействие в исследованиях методом EDX, В.М. Ленникову за помощь в использовании метода плазменной обработки поверхности. Автор признателен Ф.М. Спиридонову, В.И. Путляеву, П.Е. Казину, Ю.Г. Метлину, Е.А. Гудилину, Г.Н. Мазо и Н.П. Кузьминой за обсуждение работы и высказанные пожелания.
2. Литературный обзор
|