Details

Проведено исследование влияния начального размера частиц оксида алюминия на относительную плотность, параметры микроструктуры, твёрдость и трещиностойкость керамик, полученных методом свободного и электроимпульсного плазменного спекания (ЭИПС). Исследованные керамики получены из импортных порошков Al[2]O[3] с начальным размером частиц 40 - 50 нм, 0,2 мкм и 1 мкм, отечественных мелкодисперсных порошков с исходным размером частиц 0,2 - 3 мкм, а также керамики Al[2]O[3] + 0,25 об. % MgO и Al[2]O[3] + 10 об. % ZrO]2]. Показано, что относительная плотность чистого оксида алюминия немонотонно зависит от начального размера частиц Al[2]O[3]. Установлено, что увеличение размера зерна приводит к неравномерному изменению твёрдости оксида алюминия. Определено, что добавление в оксид алюминия 0,25 об. % MgO ускоряет спекание, а введение в него 10 об. % ZrO[2] позволяет обеспечить оптимальное сочетание твёрдости и трещиностойкости. Показано, что мелкозернистые керамики, полученные методом ЭИПС, обладают более высокой твёрдостью. Высказано предположение, что для дальнейшего повышения твёрдости оксида алюминия перспективным является ЭИПС субмикронных порошков alpha-Al[2]O]3] с аморфным слоем на поверхности, дополнительно стабилизированных добавкой частиц ZrO[2].

The effect of the initial size of alumina particles on the density, microstructure, hardness, and fracture toughness of ceramics obtained by conventional and spark plasma sintering (SPS) has been studied. We studied ceramics obtained from commercial Al[2]O[3] powders with an initial particle size of 40 - 50 nm, 0.2 mm, and 1 mm, and domestic fine powders with an initial particle size of 0.2 - 3 mm, and Al[2]O[3] + 0.25 vol. % MgO and Al[2]O[3] + 10 vol. % ZrO[2]. It is shown that the density of alumina ceramics nonmonotonically depends on the initial size of Al[2]O[3] powder particles. It has been established that an increase in the grain size leads to a nonmonotonic change in the hardness of alumina ceramics. It has been established that the addition of 0.25 vol. % MgO accelerates the sintering of alumina. The addition of 10 vol. % ZrO[2] makes it possible to provide an optimal combination of hardness and fracture toughness. It is shown that fine-grained ceramics obtained by the SPS method have a higher hardness. It has been suggested that SPS of submicron alumina powders with an amorphous layer on the surface, additionally stabilized by zirconia particles, is promising for further increasing the hardness of alumina ceramics.