Исследовано влияние температуры и скорости нагрева на кинетику усадки цилиндрических заготовок, полученных из субмикронных и мелкодисперсных порошков оксида алюминия. В работе использованы порошки трех партий: 1) субмикронный (~ 0,15 мкм) порошок alpha-Al[2]O[3], 2) субмикронный (~ 0,2 мкм) порошок alpha-Al[2]O[3] с аморфным слоем на поверхности частиц, 3) мелкодисперсный (~ 1 мкм) порошок alpha-Al[2]O[3]. Характерной особенностью всех партий является то, что частицы порошка обладают монокристаллической структурой. Спекание заготовок из порошка проводили методом электроимпульсного (“искрового”) плазменного спекания (ЭИПС). Анализ кривых усадки проведен с использованием модели Янга - Катлера и модели Кобла. Показано, что кинетика спекания заготовок определяется диффузионными процессами, протекающими между частицами порошка. Кинетика спекания заготовок из субмикронных порошков определяется интенсивностью процесса зернограничной диффузии, а заготовок из мелкодисперсных порошков - одновременно протекающими процессами объемной и зернограничной диффузии. Установлено, что наличие аморфного слоя на поверхности частиц alpha-Al[2]O[3] порошка субмикронного размера оказывает влияние на скорость миграции границ зерен и параметры уравнения Кобла на финальной стадии ЭИПС. Сделано предположение, что ускоренный рост зерен и повышение значения микротвердости образцов, полученных спеканием заготовок из субмикронного порошка с аморфным слоем на поверхности частиц происходит из-за повышенной плотности дефектов на границах зерен. Увеличенное значение плотности дефектов на границах зерен может быть следствием кристаллизации аморфного слоя.

The effect of temperature and heating rate on the shrinkage kinetics of submicron and fine-dispersed aluminum oxide powders was investigated. The objects of the study were (1) submicron powder alpha-Al[2]O[3], (2) submicron powder alpha-Al[2]O[3] with an amorphous layer on the particle surface, (3) fine powder alpha-Al[2]O[3]. Ceramic samples were obtained by spark plasma sintering (SPS). Based on a comparison of powders (1) and (2) of the same dispersity the influence of the amorphous layer on the sintering kinetics was analyzed. Based on the comparison of powders (1) and (3) the effect of the initial particle size on the shrinkage kinetics was analyzed. Shrinkage curves were analyzed using the Young-Cutler model and the Coble model. It is shown that the sintering kinetics of submicron powders is determined by the intensity of the grain boundary diffusion process, and of fine powders by simultaneously proceeding processes of volume and grain boundary diffusion. It was found that the presence of an amorphous layer on the surface of submicron alpha-Al[2]O[3] powder influences the grain boundary rate and the parameters of the Coble equation at the final stage of SPS. It was suggested that the abnormal characteristics of ceramics SPSed from submicron powder with an surface amorphous layer are related to the presence of an increased density of defects and excess free volume on the grain boundaries formed in the process of crystallization of the amorphous layer.

Физика и химия обработки материалов = Physics and chemistry of materials treatment: научно-технический журнал / Российская академия наук, Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова. — Москва: Интерконтакт Наука, 2022 -. — Электрон. журнал. — Периодичность: 6 раз в год. — Размещен на платформе "eLIBRARY.RU", ООО НЭБ: https://elibrary.ru/. — Доступ по паролю из сети Интернет (чтение). — <URL:https://www.elibrary.ru/title_about_new.asp?id=8248>.

Физика и химия обработки материалов = Physics and chemistry of materials treatment: научно-технический журнал / Российская академия наук, Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова. — Москва: Интерконтакт Наука, 2022 -. № 1, 2023. — (8 ст.). — Доступ по паролю из сети Интернет (чтение). — <URL:https://elibrary.ru/contents.asp?id=50754072>.