Role of Nanopowder Agglomerates in Forming the Structure and Properties of Ceramic Materials

Abstract

Аннотация: Проведена сравнительная характеристика агломератов, полученных методами распылительной сушки и грануляции, и консолидированных материалов на их основе. Представлены результаты исследований гранулированных в водной среде с добавлением агар-агара нанопорошков диоксида циркония, частично стабилизированного оксидом иттрия (2,5 мол.%), полученных химическим осаждением, и приготовленного методом распылительной сушки порошка марки TZ-3Y-E производства «Tosoh Corp.» (Япония). Исследования агломератов, а также микрошлифов и изломов образцов проводили методами сканирующей электронной, оптической, атомно-силовой микроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния света. Коэффициент трещиностойкости (K 1с ) образцов определяли методом индентирования полированной поверхности микрошлифов пирамидой Виккерса. Измеренная методом тепловой десорбции азота удельная поверхность порошков при гранулировании остается неизменной, что указывает на значительную открытую пористость полученных агломератов. При увеличении давления прессования в условиях полусухого прессования с водным раствором поливинилового спирта в качестве связки происходит разрушение агломератов и даже агрегатов гранулированных порошков, коэффициент K 1с возрастает при повышении давления прессования и сопровождающем его измельчении микроструктуры материала. Порошки, агломерированные с применением распылительной сушки, разрушаются значительно менее интенсивно, K 1с не изменяется с увеличением давления прессования. Проведенные исследования позволяют согласиться с авторами, указывающими на фрактальную природу агломератов, полученных из химически осажденных нанопорошков без использования распылительной сушки. Применение гранулированных нанопорошков при полусухом прессовании с приложением высоких давлений позволяет разрушить не только агломераты, но и агрегаты и получить наноструктурированную керамику с размером зерна, близким к размеру первоначальных частиц.