Влияние температурных полей на некоторые механические и электрофизические свойства корундовой керамики тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

0034В4ЭТО

На правах рукописи УДК 621.315.612:539.26

ГОЛУБЕВА Ирина Анатольевна

Влияние температурных полей на некоторые механические и электрофизические свойства корундовой керамики

(01.04.07 - физика конденсированного состояния)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

г • ' О Т^С] •

Благовещенск - 2009

003464978

Работа выполнена в Амурском государственном университете

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Е.А. Ванина

доктор физико-математических наук, профессор C.B. Барышников

кандидат технических наук, доцент Т.Б. Ершова

Ведущая организация

Институт химии ДВО РАН, г. Владивосток

Защита состоится «14» апреля 2009 г. в П. часов на заседании регионального диссертационного совета ДМ 212.006.02 при Амурском государственном университете по адресу: 675027 г. Благовещенск, ул. Игнатьевское шоссе, д. 21, конференц-зал АмГУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Амурского государственного университета

Автореферат разослан «_13» марта 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета ДМ 212.006.02, к.ф.-м.н, доцент

А.Г. Масловская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Исследования влияния экстремальных условий эксплуатации на керамические диэлектрики является одной из важных задач физики конденсированного состояния. Именно в этих исследованиях определяются предельно допустимые условия эксплуатации конструкционных материалов и вырабатывается общая тенденция поиска новых материалов, пригодных для использования в современной технике ядерных реакторов, космической промышленности и других областях науки и техники.

Керамика на основе оксида алюминия является одним из перспективных материалов для эксплуатации в экстремальных условиях благодаря высокой твердости, термостойкости, химической инертности, электрической прочности. Корундовая керамика служит для изготовления износостойких деталей, которые подвергаются интенсивному воздействию в агрессивных средах при высоких температурах. Однако распространенные керамики на основе оксида алюминия характеризуются низкой трещиностойкостыо, хрупкостью, высокой чувствительностью к абразивному и эрозийному воздействию, что ограничивает износостойкое применение данной керамики. Физические свойства обусловлены строением кристаллической решетки, ее дефектностью и состоянием межзеренных границ. Определяющими факторами являются процентное содержание кристаллической фазы, величина и форма зерна, пористость, количественное содержание стеклофазы, наличие дефектов структуры. Поэтому актуальной задачей для прогнозирования свойств керамических диэлектриков является выявление зависимости механических и электрических свойств от параметров структуры и ее дефектности при эксплуатации в экстремальных условиях.

Целью диссертационной работы является исследование структурных изменений основных кристаллофаз керамических диэлектриков и выявление зависимостей некоторых механических и электрофизических свойств от микросгруктурпых характеристик корундовой керамики в экстремальных условиях.

Для достижения поставленной цеди необходимо было решить следующие задачи:

- определение структурных параметров кристаллической фазы керамических диэлектриков, подверженных облучению и изотермическому отжигу;

- экспериментальное исследование упругих характеристик высокоглиноземистых электрокерамических материалов после изотер-

- мических отжигов в интервале температур от 400°С до 1300°С с учетом диффузного рассеяния рентгеновских лучей на несовершенствах кристаллической структуры и методом микроинденти-рования;

- экспериментальное определение электрических характеристик до и после закалки керамических диэлектриков;

- исследование влияния структурных особенностей на электрофизические свойства керамических диэлектриков;

- анализ структурных изменений основной кристаллофазы и выявление их влияния на механические и электрические свойства керамических диэлектриков, подверженных термической закалке.

В качестве объекта исследования были выбраны образцы с повышенным содержанием корунда а - А^Оз (с массовой долей более 70%): 22ХС, ГБ-7, УФ-46 ультрафарфор, МК микролит, технический электрофарфор.

Научная новизна. Выявлена зависимость прочностных характеристик от микроструктурных параметров корундовой керамики в результате температурного воздействия.

Установлено, что температурное воздействие после облучения керамики, приводит к уменьшению степени анизотропии распределения деформаций и напряжений. Флуктуации напряжений (напряжения второго и третьего рода) сравнимы с напряжениями первого рода.

Выявлена температурная зависимость удельной электропроводности, обусловленная структурными изменениями в корундовых керамических материалах ГБ-7, МК, УФ-46.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Напряжения I рода увеличиваются в большей степени в керамических материалах с наибольшим содержанием стеклофазы, напряжения II рода на границах зерен увеличиваются в большей степени в керамических материалах с наименьшим содержанием стеклофазы.

2. Увеличение микротвердости керамических материалов происходит одновременно с уменьшением размеров блоков корунда при изотермическом отжиге.

3. Закалка керамических диэлектриков приводит к увеличению напряжений I и II рода, что является следствием увеличения электропроводности и изменения энергии активации. Закалка влияет

на изменение тангенса диэлектрических потерь и диэлектрической

проницаемости в большей степени для керамических материалов с

меньшим содержанием стеклофазы.

Практическая и научная значимость. Полученные результаты необходимо учитывать при изготовлении корундовых керамических материалов, используемых для эксплуатации в агрессивных средах при высокой температуре. Данные могут быть использованы при прогнозировании физических свойств керамических диэлектриков на основе структурных изменений, выявленных методами рентгеновской дифрак-тометрии и прогнозирования прочностных свойств методом микроин-дентирования.

Апробация работы. Результаты работы обсуждались на региональных и международных конференциях:

- VIII межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, посвященной 15-летию Технического института (филиал) ГОУ ВПО «Якутский государственный университет им. М.К.Аммосова», 2007 г., г. Нерюнгри

- VIII региональной межвузовской научно-практической конференции «Молодежь XXI века: шаг в будущее», 2007 г, г.Благовещенск.

- XI конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов, 2007 г., г.Владивосток.

- Седьмой Региональной Научной Конференции «Физика: Фундаментальные и прикладные исследования, образование», 2007 г., г.Владивосток.

- VIII Российско-китайском Симпозиуме «Новые материалы и технологии 2007», 2007 г, г.Харбин, КНР.

- Одиннадцатой международной конференции «Физика диэлектриков (Диэлектрики - 2008)», 2008 г., г. Санкт-Петербург.

- VI международной научной конференции «Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах», 2008 г., г. Томск. .

По теме диссертации опубликовано 9 работ: 6 статей, 3 тезисов докладов.

Объем работы и её структура. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения, включает 22 таблицу, 32 рисунков и библио-

графию из 112 наименований. Общий объём диссертации - 114 страниц машинописного текста.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы выбор направления и актуальность проведенных исследований. Сформулированы цель и задачи работы, указаны новизна и практическая значимость полученных результатов, приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приводится анализ исследований структуры и субструктуры керамических диэлектриков при воздействии различных экстремальных условиях. Приведено обоснование выбора объектов исследования, описана их текстура и структура, приведен фазово-минералогический состав. Рассмотрены вопросы влияния структурных нарушений при нейтронном облучении на физические свойства керамических материалов. Приведен анализ прочностных характеристик хрупких твердых тел, исследованных методом микроиндентирования. Описаны рентгеновские методы исследования дефектности структуры корундовых керамических материалов.

По литературным данным выделены и рассмотрены основные типы дефектов поликристаллического корунда при температурном воздействии и нейтронном облучении. Дефектность структуры, как правило, обусловлена наличием микротрещин, дислокаций, внедрением примесных ионов в кристаллическую решетку. Рассмотрены основные причины возникновения микротрещин и микронапряжений на границах зерен и фаз. Проведен анализ упругих свойств корундовых керамических материалов в зависимости от наличия дефектности структуры.

Особое внимание обращено на исследование структуры керамических материалов рентгеновскими методами. Выяснено, что при искажениях кристаллической структуры в результате различных воздействий одним из эффективных методов исследования структуры является анализ рассеяния рентгеновских лучей на несовершенствах кристалла, основные положения которого приведены по работам Кривоглаза М.А.

Влияние микроструктуры на прочностные свойства можно определить из зависимости микротвердости образцов корундового материала от среднего эффективного размера кристаллитов. По литературным данным проведен анализ механических свойств корундсодержащей керамики методом микроиндентирования. Данный метод выбран в качестве

альтернативного рентгеновским методам при исследовании упругих свойств хрупких, твердых тел.

Вопросы влияния радиационных дефектов структуры на прочностные характеристики и физические свойства керамических диэлектриков представлены по работам Костюкова Н.С., Скрипникова Ю.С., Лифшица И.М., Муминова М.И., Астаповой Е.С., Пивченко Е.Б., Ваниной Е.А. В работах данных авторов исследованы высокоглиноземистые и корундомуллитовые керамических материалов, облученные флюенсом 3,7'1021 нейтрон/см2. Появление дефектов межузельного типа в керамике ГБ-7 приводит к увеличению упругой энергии кристалла, что вызывает рост микронапряжений на границах зерен и приводит к их разрушению. Такой эффект наблюдается только в керамике ГБ-7.

Результаты исследований Костюкова Н.С., Харитонова Ф.Я., Антонова Н.П. корундомуллитовых материалов после воздействия реакторного излучения при мощности потока 2-1013н-см2-с до интегральных доз потока 2-Ю20 нейтрон/см2 и гамма потоков мощностью 4,8-Ю3 р/сек до доз 1,5-10и р показали, что их структура остается практически неизменной. Исключением является ультрафарфор УФ-46, в структуре которого происходит усиление кристаллизации анортита, что объясняется образованием пиков смещения в конечной зоне торможения нейтронов и большой склонностью к кристаллизации стеклофазы. Радиационную стойкость высокоглиноземистых керамических материалов можно повысить путем добавления в стеклофазу различных ионов, обладающих данными свойствами (Cr3\ Mn4+, Fe3+ и др.).

В работах Астаповой Е.С., Пивченко Е.Б. установлена зависимость изменения параметров кристаллической решетки корунда от типа керамики, причем максимальное изменение размеров ячейки наблюдается вдоль оси с. Процесс радиационного распухания определяется взаимодействием фаз в керамике. При малом содержании стеклофазы увеличению объема основной кристаллофазы ничего не мешает, в противном случае над распуханием корунда преобладает сжатие стеклофазы, в результате чего создаются разрушающие напряжения на границах фаз. Отличие параметров свидетельствует о влиянии на период решетки скоплений дислокаций. Их разная стабильность и подвижность определяет неравномерный ход послерадиационного отжига.

Авторы Ульянов B.JI., Ботакин A.A., Поздеева Э.В. в своих работах приводят результаты исследований упругих свойств керамических материалов при облучении нейтронами флюенсами 1,2-1019 м"2 и 1,73-1022 м"2, а так же при температурном воздействии. При облучении нейтронами модули упругости керамических материалов уменыпаютя, тот же эффект наблюдается при температурном воздействии. В обоих

случаях зависимости Е(Т) и С(Т) остаются линейными.

Большое количество работ посвящено влиянию размеров зерен и межзеренных границ основной кристаллофазы керамики на ее свойства, при этом взаимосвязь структурных характеристик с макросвойствами при различных условиях эксплуатации на наш взгляд рассмотрено не достаточно широко, поэтому возникла необходимость экспериментального, более детального исследования зависимости механических и электрофизических свойств керамических диэлектриков от воздействия температурных полей.

Во второй главе содержится описание примененных в работе методов исследования керамических материалов до и после изотермического отжига и термической закалки: прецизионной съемки дифракционных профилей; расчет параметров кристаллической решетки по положению брэгговского максимума; определение структурных параметров методами аппроксимации; метод восстановления истинного физического уширения рентгеновских линий; анализ дефектов структуры, на основе рассеяния рентгеновских лучей на несовершенствах кристаллической структуры; метод микроиндентирования по Виккерсу и определение модуля Юнга по значению микротвердости; метод растровой электронной микроскопии; трёхэлектродная методика измерения сопротивления при постоянном токе; двухэлектродная методика измерения тангенса диэлектрических потерь и диэлектрической проницаемости на различных частотах.

Образцы керамик были подвержены изотермическим отжигам в интервале температур от 400 °С до 1300 °С. Термоотжиг осуществлялся в атмосфере Еоздуха в печи высокотемпературной камерной Г1ВК-1,4-8.

Облучение керамических образцов производилось в канале ВЭК-8 ядерного реактора БОР-бО в научно-исследовательском институте Атомных реакторов (г. Димитровград) в течении 3,5 лет, диапозон энергий составлял 0-20 МэВ с преобладанием 100 - 300 КэВ. Температура облучения 300 °С. Время выдержки образцов после облучения до начала исследования составило 8 лет.

Керамические материалы исследованы методами рентгеновской дифрактометрии. Съемка проводилась в непрерывном режиме методом Дебая-Шеррера в рентгеновском дифрактометре ДРОН-3 на медном излучении /¡"-серии с ///-фильтром по схеме Брэгга-Брентано. Режим съемки: сила тока 25 мА, напряжение 30 кВ, скорость съемки ХА градуса в минуту, щели Соллера 2; 4; 0,25. Расчет межплоскостных расстояний с! и интенсивностей рефлексов I проведен по полученным рентгенограммам для всех исследуемых образцов. Определены напряжения первого, второго и третьего рода. Структурные характеристики и их тип определены

с учетом теории диффузного рассеяния рентгеновских лучей на несовершенствах кристаллической структуры.

При эксплуатации керамических материалов в экстремальных условиях, в частности при высоких температурах, возникают значительные искажения кристаллической структуры, о чем свидетельствует уширение рентгеновских пиков в зависимости от Брэгговского угла 9. Такие уширения являются следствием неоднородной упругой деформации материала и неоднородного изменения межплоскостных расстояний в структуре [10-12].

Определение размеров блоков и внутренних микронапряжений базируется на анализе изменения ширины профиля дифракционной линии, которая не является бесконечно узкой, а обладает конечной угловой шириной, обусловленной одновременным влиянием инструментальных и физических факторов.

В оттоженных керамических материалах эффект уширения рентгеновских линий связан с напряжениями второго рода в кристаллофазе и обусловлен изменением кристаллической структуры вследствие нагревания. Диффузные компоненты дифракционных максимумов были получены методом восстановления величины истинного физического уширения.

Истинное распределение интенсивности связано с распределением интенсивности в линии исследуемого образца соотношением:

^\giß-q>)f{(p)dtp = h{e) > (!)

где giß) - функция, аппроксимирующая распределение интенсивности в линии эталона, h(ß) - описывает профиль линии на рентгенограмме исследуемого образца, f((p) - описывает истинное распределение интенсивности в линии. Решая интегральное уравнение (1) устанавливается связь (2) между истинным уширением (/?), экспериментальным (В) и эталонным (b) [10-12].

в =_'ä±_, (2)

\f{2e)g{2e)die

Разделение компонент Ка - дублет дифракционных линий проводилось методом аппроксимаций. Среднее значение микронапряжений Ad/d и средний эффективный размер блоков D были рассчитаны по из-

вестным формулам [12]:

^• = О,25/?.с£0. (3)

а

0 = 0,94Д/?-'зес61, (4)

В качестве аппроксимирующих были использованы функции: Гаусса вида ехр(-Ах2), Коши I рода вида (1 + ог-л:2)"1 и II рода вида

(1 + а-д:2)-2, Лауэ вида Зт2Ь((Ь)2.

Для исследования прочностных свойств керамических материалов был применен метод измерения микротвердости с помощью прибора ПМТ-3, в качестве индентора использовалась алмазная пирамидка, расчет микротвердости производился по Виккерсу. Микроиндентирование проводилось при комнатной температуре на воздухе при нормальной влажности. Нагружение - ручное, выдержка образца в течении 10-15 сек. При данной нагрузке, после каждого отжига было сделано несколько серий по 10 отпечатков каждая. Керамические материалы являются неоднородными, поэтому погрешность измерения достигает 10 %.

Измерение микротвердости по Виккерсу производится при вдавливании алмазного наконечника, имеющего форму правильной четырехгранной пирамиды, в образец под действием нагрузки Р и измерении диагонали отпечатка й, оставшегося после снятия нагрузки. Расчет микротвердости исследуемых образцов был проведен с помощью следующей формулы:

Н =1854-4-. (5)

* Л2

где Р - приложенная нагрузка (г), (1 - среднее арифметическое значение длины обеих диагоналей (мкм).

Измерения электропроводности образцов на постоянном токе осуществлялись по трехэлектродной методике, традиционно применяющейся в исследованиях электрофизических свойств диэлектрических материалов. Основания исследуемых образцов были покрыты серебряной пастой путем вжигания при температуре 400°С. Измерения объемного сопротивления й„ проводились с помощью тераомметра Е6-13А с рабочим напряжением 10 В. Погрешность электрических измерений составляла не более 5%.

Для измерения электрических параметров образцов на переменном токе использовалась двухэлектродная методика. На частотах 103 -

105 Нг применялся цифровой измеритель импеданса ЬСЯ-819, на частоте 106 Нг - Е7-12. Погрешность измерений для £ составляла порядка 25%, для 10-15% в зависимости от частотного диапазона. Измерения проводились при температуре 20°С. Перед измерениями для удаления адсорбированной воды образцы прогревались в муфельной печи до температуры 300 - 350°С. Температурные измерения проводились хромель-алюминевой термопарой с точностью ±0,1°С.

Измерения электрических характеристик керамических образцов проводились до и после закалки. Закалка керамики проводилась при резком охлаждении образца от 450°С до 20°С в водопроводной воде в течении 30 минут.

В третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований. Структурные характеристики и их тип определены с учетом теории диффузного рассеяния рентгеновских лучей на несовершенствах кристаллической структуры [10]. При подготовке образцов одним из основных условий являлось чистота их поверхности. Эталон применялся для прецизионных измерений периода решетки. Образцы керамик были подвержены изотермическому отжигу в интервале температур от 400 °С до 1300 °С. Термоотжиг осуществлялся в атмосфере воздуха в печи высокотемпературной камерной ПВК-1,4-8.

По полученным рентгенограммам до и после отжига керамик ГБ-7 и 22ХС рассчитаны межплоскостные расстояния и интенсивности. По набору межплоскостных расстояний, дающих самые сильные отражения в порядке убывания интенсивностей, проведена идентификация кристаллических фаз керамики по картотеке эмпирических справочных стандартов Объединенного комитета дифракционных стандартов (ГСРОБ).

Изменение параметров кристаллической решетки зависит от типа керамики. Анализ результатов, полученных из расчета межплоскостных расстояний по рентгенограммам керамик ГБ-7 и 22ХС показал, что наибольшее изменение вследствие изотермических отжигов в интервале температур от 400 °С до 1300 °С для всех исследуемых керамических материалов происходит для параметра с корунда а-Л1203.

Были проведены исследования изменения упругих свойств керамических диэлектриков 22ХС, ГБ-7, УФ-46, технического электрофарфора после изотермических отжигов в интервале температур от 400 °С до 1200 °С. Данные керамические материалы рассматривались как изотропные упругие тела, поэтому согласно теории упругости, упругие свойства определяются двумя независимыми модулями упругости: модулем Юнга и модулем сдвига.

И

Модуль Юнга для гексагональной сингонии определяется макроскопическим методом по формуле [13]:

Е = [(Л2 + к2 - кк) ■ а2 + /У]2: [(/г2 + к2 - Ик)2 + /4с4^3 + (/г2 + к2 - Ик) х (6) х 12агс2^44 + 2я13) + а'с • (Зл/З • ккЦИ - + 1(2И - Ш*-'2 - к2 + М)х25)]

где к, к, I- индексы граней, а, с - параметры элементарной ячейки, 5,у -коэффициенты податливостей (.у^ = = 0. для гексагональной сингонии).

Расчет структурных параметров выполнялся по методу аппроксимации в аналитическом виде с применением аппроксимирующих функций: Коши I и II рода, Гаусса, Лауэ. Погрешность по восстановлению физического истинного уширения дифракционной линии не превышает 10%.

В результате отжига высокоглиноземистой керамики ГБ-7 в профиле рентгеновских линий наблюдается уширение. Методом аппроксимации, используя функцию Гаусса для линий (102), (123) и функции Коши I, II рода для линий (102), (112), (123), были рассчитаны истинные уширения. В керамике ГБ-7 микронапряжения меняются в пределах (0,29 ^ 2,6)-10"3 относительных единиц. Размеры блоков - от 250 А до 4000 А и их величины зависят от направлений в кристалле (Рис. 1, 2).

4100 3600 -3100 -<■< 2600 -■ О" 2100 -■ 1600 -1100 -600 -■ 100 -■ о

Рис. 1 Зависимость размеров блоков корунда в керамики ГБ-7 от температуры изотермического отжига

Аналогичные уширения профилей рентгеновских линий после

102 123 112 102 123

200 400 600 800 1000 1200 1400 1, °С

изотермических отжигов наблюдаются и для высокоглиноземистой керамики 22ХС. Для расчета истинного уширения профилей линий (110), (024) керамики 22ХС был применен модифицированный метод с использованием, в качестве аппроксимирующей, функции Лауэ. Авторами [14] показано, что описание кристаллофаз корундовой керамики, применяя функцию Лауэ, дает хорошие результаты.

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 и 'С

Рис. 2 Температурная зависимость микронапряжений в керамике ГБ-7 после изотермического отжига

В керамике 22ХС напряжения второго рода кристаллофазы меняются в пределах (0,08 + 0,28)-10'3 относительных единиц. Величины размеров блоков в зависимости от направлений в кристалле меняются от 3200 А до 7400 А.

Дифракционная картина при рассеянии рентгеновского излучения от поликристаллического тела зависит от флуктуации деформаций в отдельных кристаллитах. Такие флуктуации возникают вследствие микроскопической неоднородности упругих свойств в любом микроскопически однородно деформированном поликристалле, что является существенным при исследовании упругих напряжений в кристаллофазе методом рассеяния рентгеновского излучения.

Исследуя распределения напряжений и флуктуаций напряжений (второго и третьего рода) в слабо анизотропных кристашюфазах.было доказано, что напряжения второго рода не являются малыми. Для различных точек одного кристаллита величина смещения максимума рентгеновской линии А 6 принимает разные значения, так как расстояние от данной точки до границ кристаллита может иметь большее или меньшее

3

значение по сравнению с другими точками, ориентации соседних кристаллитов могут быть любыми и тензор деформаций и1к в разных точках будет иметь различные значения [15, 16].

При тонкой расшифровке рентгенограмм корундовой керамики ГБ-7 и 22ХС использовался метод аппроксимации функциями Лауэ, Гаусса и Коши. В результате исследования установлено уменьшение размеров блоков, что указывает на разбиение блоков корунда после изотермических отжигов.

При исследовании корундсодержащих образцов керамик методом индентирования алмазной пирамидки по Виккерсу при различных нагрузках обнаружено изменение прочностных характеристик в зависимости от температуры изотермического отжига. Для технического электрофарфора из сырья Амурской области при нагружении индентора массой 100 г значение микротвердости изменяется от 0,778 ± 0,03 ГПа (отжиг при 400° С) до 0,789 ± 0,04 ГПа (отжиг при 1200° С), при нагружении 150 г - от 0,767 ± 0,03 ГПа (400° С) до 0,845 ± 0,04 ГПа (1200° С), при нагружении 200 г - от 0,698 ±0,017 ГПа (400° С) до 0,844 ± 0,05 ГПа (1200° С) (Рис. 3).

п. К

1 -1 0,9 -0,8 0,7 -0,6 0,5 4

Г

о

-г

""к

..I

К

500

1000

* 1,96 Н ■ 1,47 Н

1500

1,°С

Рис. 3 График зависимости микротвердости технического электрофарфора от температуры изотермического отжига

Были определены значения микротвердости после изотермических отжигов керамики УФ-46, фазовый состав которой по процентному содержанию корунда подобен фазовому составу технического электрофарфора из сырья Амурской области (Рис. 4).

с и

а.

К

0,6 1 0,55 -0,5 -0,45 -0,4 -0,35 -Ж-0,3 -0,25 -0,2 — " 0

•'•'•'•'•в'-

I

* 1,96 Н « 1,47 Н

500 1000 1500

1°С

Рис.4 График зависимости микротвердости керамики УФ-46 от температуры изотермического отжига

При исследовании образцов с содержанием корунда более 90 вес. % были определены значения микротвердости образцов керамик 22ХС, ГБ-7 и микролита при нагрузках 1,96 Н и 1,47 Н после изотермических отжигов. Анализ данных показал увеличение значений микротвердости, которое характеризуется практически линейным изменением (Рис. 5).

3 -1

2,5 -

п 2 -

п:

и 1,5 "

X

1 -

0,5 -

0 -

£ - -£.....

- • 22 ХС ■••ГБ-7

• • • Электрофарфор

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 и °С .

Рис. 5 Зависимость микротвердости керамик 22ХС, ГБ-7, электрофарфора от температуры изотермического отжига

В зависимости от фазового состава изменение прочностных характеристик происходит по разному, поэтому при анализе механических

свойств следует учитывать зависимость упругих свойств от структуры исследуемого материала. Для разных марок керамик с содержанием корунда а-А1203 от 70 до 92 вес. % проведены исследования изменения микротвердости от температуры изотермического отжига.

Анализ механических свойств керамических материалов после изотермических отжигов показал увеличение микротвердости до 0,844 ГПа в электротехническом фарфоре, до 2,05 ГПа в керамике ГБ-7 и в керамике 22ХС - до 2,36 ГПа.

При исследовании зависимости электрических характеристик корундовой керамики от температуры установлено [17, 18], что в области небольших температур (300 - 350 К) изменения значений диэлектрической проницаемости (е) и диэлектрических потерь (1§6) зависят от условий термообработки: отжига или закалки, которые заметно влияют на угол диэлектрических потерь в связи с изменением структуры материала. Диэлектрические потери могут быть обусловлены поляризацией, сквозной электропроводностью, неоднородностью структуры.

Керамические материалы могут обладать значительной электропроводностью, главным образом, за счёт аморфной фазы [18, 19]. Следовательно, механизмы проводимости керамик имеют ту же природу, что и механизмы проводимости стекол. При большом содержании аморфной фазы (более 30 %) с щелочными металлами (например, УФ-46), должен обладать значительной проводимостью и, наоборот, мелкокристаллический керамический материал, содержащий малое количество аморфной фазы, имеет низкую электропроводность [19].

Для определения электропроводности были использованы образцы цилиндрической формы диаметром от 15 до 20 мм при толщине 1-3 мм, изготовленные промышленным способом. Измерения электрических характеристик керамических образцов проводились до и после закалки. Закалка керамики проводилась при резком охлаждении образца от 450°С до 20°С в водопроводной воде в течении 30 минут.

На рис. 6 представлена температурная зависимость удельной проводимости керамики ГБ-7 до и после закалки. Аналогично три температурных участка (1-3) на графике соответствуют разным энергиям активации. Изменение значений энергии активации на каждом температурном участке соответственно равны: 140-260°С на 0,279 эВ, 280-560°С на 0,655 эВ, выше 560°С на 0,1 эВ

lCWT, К"1

Рис. 6 Температурная зависимость электропроводности керамики ГБ-7 в координатах Ina и Г"': 1 - до закалки образца, 2 - после закалки образца

На рис. 7 представлена температурная зависимость удельной проводимости керамики МК до и после закалки. Энергии активации соответственно равны: для участка температур от 140°С до 260°С до закалки 1,95 эВ, после закалки 1,04 эВ; на участке от 280°С до 560°С до закалки 0,6 эВ, после закалки 0,9 эВ; выше 560°С до закалки 1,5 эВ, после закалки 2 эВ.

103/т, КГ1

Рис. 7 Температурная зависимость электропроводности керамики МК в координатах ¡па и Т'1: 1 - до закалки образца, 2 - после закалки

В керамических диэлектриках электропроводность обусловлена главным образом перемещением ионов, освобождаемых под влиянием теплового движения. При малых значениях температур передвигаются слабозакреплённые ионы, по мере увеличения температуры начинают передвижение и некоторые ионы из узлов кристаллической решетки. Как следует из графиков температурной зависимости удельной проводимости, закалка приводит к увеличению проводимости, что является следствием увеличения дефектности кристаллической структуры и микронапряжений при температурном воздействии [9, 19]. При закалке меняется не только абсолютное значение о, но и энергия активации.

Диэлектрические потери (рис. 8) обусловлены сквозной проводимостью, уменьшается с частотой по гиперболическому закону. Диэлектрические потери обусловлены неоднородностью структуры керамики. Зависимость имеет сложный вид. Потери вызываются передвижением слабосвязанных ионов и рассматриваются с электропроводностью.

Н2

Рис. 8 Частотная зависимость для закаленных керамик МК и ГБ-7 при комнатной температуре

Установлено, что после закалки для ГБ-7 скорость возрастания тангенса диэлектрических потерь меньше, чем для МК. Увеличение 1§8 и диэлектрической проницаемости на низких частотах связано с появлением большого числа дефектов за счет термического удара.

Керамика ГБ-7 (содержание стеклофазы 8 %) с большим содержанием стеклофазы является более устойчивой к воздействию термического удара, по сравнению с микролитом (содержание стеклофазы 1 %).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ

Экспериментально исследовано изменение механических и электрофизических свойств керамических диэлектриков, подверженных воздействию облучения и изотермического отжига. Получены следующие результаты.

1. Показано, что вследствие изотермических отжигов в интервале тем<-ператур от 400°С до 1300°С для керамических образцов ГБ-7 и 22ХС параметр кристаллической решетки с имеет наибольшее изменение по сравнению с параметром а. Изотермический отжиг при температуре 800°С приводит к наибольшему увеличению параметров кристаллической решетки а я с, по сравнению с отжигами при температурах 400°С, 1200°С, 1300°С.

2. Установлено увеличение модуля Юнга (напряжений I рода) в кристаллических фазах для корундовых керамических материалов ГБ-7, 22ХС, УФ-46, технического электрофарфора после изотермических отжигов в интервале температур от 400°С до 1200°С.

3. При расшифровке рентгенограмм корундовых керамических образцов ГБ-7 и 22ХС методом аппроксимации функциями Лауэ, Гаусса и Коши установлено уменьшение размеров блоков, что указывает на разбиение блоков корунда после изотермических отжигов. Величины размеров блоков в керамике 22ХС в зависимости от направлений в кристалле меняются от 3200 А до 7400 А, в ГБ-7 - от 250 А до 4000 А

4. Установлено, что отжиг приводит к увеличению микронапряжений, возникающих на границах раздела фаз и блоков отожженных керамических материалов. В керамическом образце 22ХС микронапряжения возрастают в 1,5 раза, в то время как в образце ГБ-7 микронапряжения возрастают в 3 раза.

5. Температурное воздействие после облучения керамики ГБ-7 приводит к уменьшению степени анизотропии распределения деформаций и напряжений. Флуктуации напряжений (напряжения второго и третьего рода) сравнимы с напряжениями первого рода. Степень анизотропии распределения деформаций и напряжений возрастает в результате нейтронного облучения и уменьшается в процессе послера-

, диационного отжига.

6. При анализе механических свойств корундовых керамических материалов после изотермических отжигов установлено увеличение микротвердости: в МК до 3,2 ГПа, в 22ХС до 2,36 ГПа, в ГБ-7 до 2,05 ГПа, в УФ-46 до 0,42 ГПа, в техническом электрофарфоре из сырья Амурской области до 0,844 ГПа. Упрочнение высокоглиноземистой

керамики связано с изменением структурных параметров, в частности вызвано разбиением блоков корунда на более мелкие блоки.

7. При определении значений модуля Юнга после изотермических отжигов в интервале температур от 400°С до 1200°С с использованием метода микроиндентирования по Виккерсу установлено незначительное увеличение значений модуля Юнга для керамики ГБ-7 от 320 ГПа до 342 ГПа, для керамики УФ-46 от 195 ГПа до 224 ГПа, для МК от 327 ГПа до 449 ГПа. Установлено, что для образца керамики МК величина модуля Юнга претерпевает наибольшее изменение по сравнению с керамиками ГБ-7 и УФ-46.

8. Термическая закалка керамических диэлектриков приводит к увеличению величины напряжений, в результате чего происходит увеличение абсолютногЪ значения проводимости ст и изменение энергии активации.

9. Керамика МК имеет несколько меньшие значения е и tg8 по сравнению с ГБ-7, что вероятно объясняется меньшим содержанием примесей и стеклофазы в керамике МК. Однако термическая закалка керамических материалов приводит к тому, что для ГБ-7 возрастание тангенса диэлектрических потерь меньше, чем для МК Увеличение tg5 и диэлектрической проницаемости на низких частотах, обусловлено появлением большого числа дефектов за счет термического удара. Керамика ГБ-7 с большим содержанием стеклофазы лучше выдерживает такие термоудары, по сравнению с микролитом.

Список основных публикаций

1. Астапова Е.С., Ванина Е.А., Голубева И.А.Исследование субструктурных изменений керамических материалов при изотермическом отжиге //Вестник Амурского государственного университета. - 2007. -№37.-С. 13-14.

2. Голубева И.А. Исследование субструктурных изменений в керамике 22ХС методом аппроксимации функцией Лауэ //Материалы VIII региональной межвузовской научно-практической конференции «Молодежь XXI века: шаг в будущее». М.: СГУ. - 2007. - С.204-205.

3. Ванина Е.А., Голубева И.А. Определение термических микронапряжений в корундовой керамике //Труды XI конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов -Владивосток: ИАПУ ДВО РАН. - 2007. - С.236-240.

4. Vanina Е.А., Golubeva I.A., Salmashova E.M. Mechanical properties change of alumina ceramics material in extreme condition / International

VIII Russia - China Symposium «Modern materials and technologies 2007». Khabarovsk. Pacific National University. - 2007. - P. 51-54.

5. Голубева И.А. Ванина E.A. Изменение параметров микроструктуры корундовой керамики при изотеромическом отжиге //Тезисы докладов седьмой региональной научной конференции «Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование» - Владивосток: ИАПУ ДВО РАН. - 2007. - С. 35.

6. Ванина Е.А., Голубева И.А. Влияние изотермического отжига на механические - свойства оксидных керамических материалов /Вестник Амурского государственного университета. - 2007. - № 39. -С. 11-13.

7. Голубева И.А., Демчук В.А., Ванина Е.А. Влияние изотермического отжига на прочностные свойства электрокерамики, //тезисы докладов одиннадцатой международной конференции «Физика диэлектриков (Диэлектрики - 2008)». - Санкт-Петербург. - 2008. - С. 288300.

8. Ванина Е.А., Астапова Е.С., Голубева И.А. Влияние микроструктуры на прочность керамических диэлектриков при изотермическом отжиге. //Труды VI международной научной конференции «Радиа-ционно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах». Томск. -2008. - С.618-622.

9. Астапова Е.С., Ванина Е.А., Голубева И.А. Влияние изотермического отжига на механические свойства и микроструктуру высокоглиноземистой керамики // Физика и химия обработки материалов. 2008. -№3. - С. 28-32.

Цитируемая литература

10. Кривоглаз М.А. Дифракция рентгеновских лучей и нейтронов в неидеальных кристаллах - Киев: Наука думка, 1983. - 407 с.

11. Астапова Е.С., Костюков Н.С., Пивченко Е.Б. Компенсация радиа-ционностимулированных микронапряжений в ультрафарфоровой керамике // Перспективные материалы - 1998. - № 6. - С. 28-30.

12. Горелик С.С., Скаков Ю. А., Расторгуев JI. Н. Рентгенографический и электронно-оптический анализ - М.: «МИСИС», 2002. - 358 с.

13. Сиротин Ю.И., Шаскольская М.П. Основы кристаллофизики - М.: Наука, 1979.-639 с.

14. Пивченко Е.Б., Астапова Е.С. Использование функции Лауэ в рентгеновском методе аппроксимации при определении параметров субструктуры облученной керамики // Вестник АмурНЦ. Благовещенск. - Серия 2. - 1997. - С. 74 - 78.

15. Лифшиц И.М., Розенцвейг Л.М. О рассеянии рентгеновских лучей упругодеформированными поликристаллами // ЖЭТФ. - 1947. - Т. 17.-Вып. 6.-С. 509-515.

16. Астапова Е.С., Пивченко Е.Б., Ванина Е.А. Флуктуации напряжений в облученной керамике // Вестник АмГ'У. Благовещенск. - Вып.13. - 2001. - С. 55 - 57.

17. Н.С. Костюков, М.И. Муминов, С.М. Атраш и др. Радиационная электропроводность / Под общ. редакцией Н.С. Костюкова Диэлектрики и радиация. Книга 1. М.: Наука, 2001. - 253 с.

18. Н.С. Костюков, A.A. Лукичев, М.И. Муминов, С.М. Атраш, Ю.С. Скрипников е и tg5 при облучении / Под общ. редакцией Н.С. Костюкова Диэлектрики и радиация. Книга 2. М.: Наука, 2002. - 326 с.

19. Спеченные материалы для электротехники / Под ред. Г.Г. Гнесина -М.:Металлургия, 1981. - 343 с.

Типография АмГУ. Подписано к печати 10.03.2009 г. Формат 60> 84/16. Усл. печ. л. 1, уч.-изд. л. 1,1. Тираж 100.'

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 ВЛИЯНИЕ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

НА КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ.

1.1 Структура оксида алюминия. Влияние дефектности структуры на механические свойства оксидной керамики.

1.2 Анализ механических свойств корундсодержащей керамики методом микроиндентирования.

1.3 Механические и электрические свойства облученных керамических диэлектриков.

1.4 Исследование субструктуры высокоглиноземистой керамики рентгеновскими методами.

ГЛАВА 2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ.

2.1 Исследование структурных изменений методами рентгенофазового анализа.

2.2 Микроскопический метод определения упругих характеристик твердого тела.

2.3 Методика определения субструктурных параметров керамических материалов.

2.4 Особенности использования растровой электронной микроскопии при исследовании керамических образцов.

2.5 Методы измерения микротвердости хрупких, твердых тел.

2.6 Определение электрофизических характеристик.

2.6.1 Метод определения объемного сопротивления.

2.6.2 Методы определения тангенса диэлектрических потерь и диэлектрической проницаемости.

ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

КЕРАМИЧЕСКИХ ДИЭЛЕКТРИКОВ В ТЕПЛОВЫХ ПОЛЯХ.

3.1 Определение параметров кристаллической решетки корунда.

3.2 Определение упругих характеристик и параметров субструктуры основной кристаллофазы корундовой керамики с учетом диффузного рассеяния.

3.2.1 Определение модуля Юнга.

3.2.2 Расчет микронапряжений и размеров блоков корунда в высокоглиноземистой керамике.

3.3 Расчет упругих характеристик по микротвёрдости корундовой керамики.

3.4 Влияние дефектности кристаллической структуры на электрофизические свойства корундовой керамики.

ВЫВОДЫ.

Актуальность темы

Исследование влияния экстремальных условий эксплуатации на керамические диэлектрики является одной из важных задач физики конденсированного состояния. Именно в этих исследованиях определяются предельно допустимые условия эксплуатации конструкционных материалов и вырабатывается общая тенденция поиска новых материалов, пригодных для использования в современной технике ядерных реакторов, космической промышленности и др.

Керамика на основе оксида алюминия является одним из перспективных материалов для эксплуатации в экстремальных условиях благодаря высокой твердости, термостойкости, химической инертности, электрической прочности. Корундовая керамика служит для изготовления износостойких деталей, которые подвергаются интенсивному воздействию в агрессивных средах при высоких температурах. Однако распространенные керамики на основе оксида алюминия характеризуются низкой трещиностойкостью, хрупкостью, высокой чувствительностью к абразивному и эрозийному воздействию, что ограничивает износостойкое применение данной керамики. Физические свойства обусловлены строением кристаллической решетки, ее дефектностью и состоянием межзе-ренных границ. Определяющими факторами являются процентное содержание кристаллической фазы, величина и форма зерна, пористость, количественное содержание стеклофазы, наличие дефектов субструктуры. Поэтому актуальной задачей для прогнозирования свойств керамических диэлектриков является выявление зависимости механических и электрических свойств от параметров субструктуры и ее дефектности при эксплуатации в экстремальных условиях.

Цель работы

Исследование структурных изменений основных кристаллофаз керамических диэлектриков и выявление зависимостей механических и электрических свойств от микроструктурных характеристик корундовой керамики в экстремальных условиях.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: определение параметров субструктуры керамических диэлектриков, подверженных облучению и изотермическому отжигу; выполнение экспериментальных исследований упругих характеристик высокоглиноземистых электрокерамических материалов после изотермических отжигов в интервале температур от 400°С до 1300°С с учетом диффузного рассеяния и методом микроиндентирования; определение электрических характеристик после закалки керамических диэлектриков; исследование влияния структурных особенностей на электрофизические свойства керамических диэлектриков; анализ структурных изменений основной кристаллофазы и выявление их влияния на механические и электрические свойства керамических диэлектриков, подверженных термической закалке. Объекты и методы исследования

Выбор высокоглиноземистых керамических диэлектриков был обусловлен их широким использованием в атомной энергетике, электроизоляционной технике. Изучались образцы с повышенным содержанием корунда а - А12Оз (с массовой долей более 70% ): 22ХС, ГБ-7, УФ-46 ультрафарфор, МК микролит, технический электрофарфор. Образцы керамик были подвержены изотермическому отжигу в интервале температур от 400°С до 1300°С. Термическая закалка производилась при резком охлаждении образцов от 400°С до 20°С. Термоотжиг осуществлялся в атмосфере воздуха в печи высокотемпературной камерной ПВК-1,4-8.

Облучение керамики производилось в канале ВЭК-8 ядерного реактора БОР-бО в научно-исследовательском институте атомных реакторов (г. Димитровград) в течение 3,5 лет, диапазон энергий составил 0 - 20*МэВ с преобладанием 100 - 300 КэВ. Температура облучения 300° С. Время выдержки образцов после облучения до начала исследований составило 8 лет.

Использованы методы исследования: рентгенофазовый анализ, рентгено-структурный анализ, метод микроиндентирования, метод растровой электронной микроскопии, стандартный метод определения удельной электропроводности, диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь. Использованы методы структурной рентгенографии.

Научная новизна

Выявлена зависимость прочностных характеристик от микроструктурных параметров корундовой керамики в результате температурного воздействия.

Установлено, что температурное воздействие после облучения керамики, приводит к уменьшению степени анизотропии распределения деформаций и напряжений. Флуктуации напряжений (напряжения второго и третьего рода) сравнимы с напряжениями первого рода.

Выявлена зависимость проводимости от температуры, связанная со структурными изменениями в керамических образцах ГБ-7, МК, УФ-46

Положения, выносимые на защиту

1. Напряжения I рода увеличиваются в большей степени в керамических материалах с наибольшим содержанием стеклофазы, напряжения II рода на границах зерен увеличиваются в большей степени в керамических материалах с наименьшим содержанием стеклофазы.

2. Увеличение микротвёрдости керамических материалов происходит одновременно с уменьшением размеров блоков корунда при изотермическом отжиге.

3. Закалка керамических диэлектриков приводит к увеличению напряжений I и II рода, что является следствием увеличения электропроводности и изменения энергии активации. Закалка влияет на изменение тангенса диэлектрических потерь и диэлектрической проницаемости в большей степени для керамических материалов с меньшим содержанием стеклофазы.

Практическая значимость

Полученные результаты необходимо учитывать при изготовлении керамических материалов, используемых для эксплуатации в экстремальных условиях. Данные могут быть использованы при прогнозировании физических свойств керамических диэлектриков на основе структурных изменений, выявленных методами рентгеновской дифрактометрии и прогнозирования прочностных свойств методом микроиндентирования.

Апробация работы Результаты работы обсуждались на региональных и международных конференциях:

VIII межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, посвященной 15-летию Технического института (филиал) ГОУ ВПО «Якутский государственный университет им. М.К.Аммосова», 2007 г., г. Нерюнгри

VIII региональной межвузовской научно-практической конференции «Молодежь XXI века: шаг в будущее», 2007 г, г.Благовещенск. XI конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов, 2007 г., г.Владивосток. ^

Седьмой Региональной Научной Конференции «Физика: Фундаментальные и прикладные исследования, образование», 2007 г., г.Владивосток. VIII Российско-Китайском Симпозиуме «Новые материалы и технологии 2007», 2007 г, г.Харбин, КНР.

Одиннадцатой международной конференции «Физика диэлектриков (Диэлектрики - 2008)», 2008 г., г. Санкт-Петербург.

VI международной научной конференции «Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах», 2008 г., г. Томск.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 9 работ: 6 статей, 3 тезисов докладов. Объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 3 глав и заключения общим объемом 114 страниц, включая 32 рисунков, 22 таблиц и списка литературы из 112 наименований.

выводы

1. Показано, что вследствие изотермических отжигов в интервале температур от 400°С до 1300°С для керамик ГБ-7 и 22ХС параметр кристаллической решетки с имеет наибольшее изменение по сравнению с параметром а. Изотермический отжиг при температуре 800°С приводит к наибольшему увеличению параметров кристаллической решетки а та с, по сравнению с отжигами при температурах 400°С и 1300°С.

2. Установлено увеличение модуля Юнга (напряжений I рода) в кристаллических фазах для корундовых керамик ГБ-7, 22ХС, УФ-46, технического электрофарфора после изотермических отжигов в интервале температур от 400°С до 1300°С.

3. При тонкой расшифровке рентгенограмм корундовой керамики ГБ-7 и 22ХС методом аппроксимации функциями Лауэ, Гаусса и Коши установлено уменьшение размеров блоков, что указывает на разбиение блоков корунда после изотермических отжигов. Величины размеров блоков в керамике 22ХС в зависимости от направлений в кристалле меняются от 3200 А до 7400 А, в ГБ-7 - от 250 А до 4000 А

4. Установлено, что отжиг приводит к увеличению микронапряжений, возникающих на границах раздела фаз и блоков отожженных керамик. В керамике 22ХС микронапряжения возрастают в 1,5 раза, в то время как в керамике ГБ-7 микронапряжения возрастают в 3 раза.

5. Температурное воздействие после облучения керамики ГБ-7 приводит к уменьшению степени анизотропии распределения деформаций и напряжений. Флуктуации напряжений (напряжения второго и третьего рода) сравнимы с напряжениями первого рода. Степень анизотропии распределения деформаций и напряжений возрастает в результате нейтронного облучения и уменьшается в процессе послерадиационного отжига.

6. При анализе механических свойств корундовых керамических материалов после изотермических отжигов установлено увеличение микротвердости: в

МК до 3,2 ГПа, в 22ХС до 2,36 ГПа, в ГБ-7 до 2,05 ГПа, в УФ-46 до 0,42 ГПа, в техническом электрофарфоре из сырья Амурской области до 0,844 ГПа. Упрочнение высокоглиноземистой керамики связано с изменением субструктурных параметров, в частности вызвано разбиением блоков корунда на более мелкие блоки.

7. При определении значений модуля Юнга после изотермических отжигов в интервале температур от 400°С до 1200°С с использованием метода микро-индентирования по Виккерсу установлено незначительное увеличение значений модуля Юнга для керамики ГБ-7 от 320 ГПа до 342 ГПа, для керамики УФ-46 от 195 ГПа до 224 ГПа, для МК от 327 ГПа до 449 ГПа. Установлено, что для образца керамики МК величина модуля Юнга претерпевает наибольшее изменение по сравнению с керамиками ГБ-7 и УФ-46.

8. Закалка приводит к увеличению количества дефектов и величины напряжений, в результате чего происходит увеличение абсолютного значения проводимости су и изменение энергии активации.

9. Керамика МК имеет несколько меньшие значения е и tg5 по сравнению с ГБ-7, что вероятно объясняется меньшим содержанием примесей и стеклофазы в керамике МК. Однако закалка керамик приводит к тому, что для-.ГБ-7 возрастание тангенса диэлектрических потерь меньше, чем для МК Увеличение и диэлектрической проницаемости и на низких частотах связано с появлением большого числа дефектов за счет термического удара. Керамика с ГБ-7 с большим содержанием стеклофазы лучше выдерживает такие термоудары, по сравнению с микролитом.

1. Белов Н.В. Очерки по структурной минералогии / Н.В. Белов. М.: Наука, 1982.-208 с.

2. Классен-Неклюдова М.В. Рубин и сапфир / Под ред. М.В. Классен-Неклюдовой, Х.С. Багдасарова. М.: Наука, 1974. - 236 с.

3. Окадзаки К. Технология керамических диэлектриков / К. Окадзаки. Пер. с яп. М.: Энергия, 1976. - 336 с.

4. Балкевич B.JI. Техническая керамика / B.JT. Балкевич. М., 1984. - 2-е изд., испр. и допол. - 267 с.

5. Кингери У.Д. Введение в керамику / У.Д. Кингери. Пер. с англ. Под ред. П.П. Будникова, Д.Н. Полубояринова. М., 1967. - 499 с.

6. Костюков Н.С. Электроизоляционные корундо-муллитовые керамические материалы / Е.Я. Медведовский, Ф.Я. Харитонов. Вл-к.: ДВО АН СССР, 1988.-76 с.

7. Выдрик Г.А. Физико-химические основы производства и эксплуатации электрокерамки / Г.А. Выдрик, Н.С. Костюков. М., 1971. - 328 с.

8. Стрелов К.К. Структура и свойства огнеупоров / К.К. Стрелов. М., 1982. -2-е изд., перераб. - 488 с.

9. Kistic V.D. Critical grain size relation in anisotropic brittle solids // J. Amer. Ceram. Soc. 1983. - v.66 № 10. - P. 726-729.

10. A.B. Беляков, B.C. Бакунов К вопросу об анализе структуры керамики // Неорганические материалы. 1996. - Т.32. - №2. - С. 243-248.

11. Бюрен Ван Дефекты в кристаллах / Ван Бюрен. Пер. с англ.- М.: Изд-во иностр. лит, 1962. 584 с.

12. Griffith A.A. The theory of rupture. In // Proceeding of the I. International Congress of Applied Mechanies. Delfth. - 1924. - P. 55-72.

13. Энергии взрыва химических связей / В.И. Веденеев, JI.B. Гурвич, В.Н. Кондратьев и др. М.: АН СССР, 1962. - 215 с.

14. Ю.Г. Носов, Л.И. Деркаченко Последствие при испытании корунда на микротвердость //ЖТФ т. 73. - вып. 10 -2003. - С 139-142.

15. Черепанов A.M. Высокоогнеупорные материалы и изделия из окислов / A.M. Черепанов, С.Т. Тресвятский. -М.: Металлургия, 1964. 400 с.

16. Беляков A.B., Бакунов B.C. Создание термостойких структур в керамике // Стекло и керамика. 1996. - № 1. - С. 14-19.

17. Каныгина О.Н., Геращенко И.П., Зиновьев О.М. Термостойкость, прочность и структура корундовой керамики // Стекло и керамика. 1993. - № 8.-С. 17-19.

18. Лукин Е.С., Макаров H.A., Мосин Ю.М. и др. Анализ прочности-корундовой керамики // Стекло и керамика. 1999. - № 5. - С. 26-29.

19. Стрелков К.К. Теоретические основы технологи огнеупорных материалов / К.К. Стрелков, И.Д. Кащеев. М.: Металлургия, 1996. - 608 с.

20. В.А. Перепелица, И.В. Кормина, Л.А. Карпец, A.C. Зубов Термостойкость плавленого корунда // Новые огнеупоры. 2004. - № 1 - С. 15-22.

21. Бобкова Н.М., Дятлова Е.М., Каврус И.В. Термостойкая и высокопрочная керамика на основе системы А!203 ТЮ2 - Si02 II Стекло и керамика. -1996.-№ 9.-С. 24-26.

22. Кулбеков М.К., Хамраев Ш.И. Термомеханичсекие процессы при обжиге глин полиминерального состава // Стекло и керамика. 1996. - № 11. - С. 20-22.

23. Беляков A.B., Бакунов B.C. Создание прочных и трещиностойких структур в керамике // Стекло и керамика. 1998. - № 1. - С. 12-17.

24. В.JI. Ульянов, A.A. Ботаки, Э.В. Поздеева Упругие и акустические свойства керамических диэлектриков // Известия Томского политехнического университета. 2006. - том 309. - № 2. - С. 27-31.

25. Шермергор Т.Д. Теория упругости микронеоднородных сред / Т.Д. Шер-мергор. М.: Наука, 1977. - 400 с.

26. Колмаков А.Г. Методы измерения твердости / А.Г. Колмаков, В.Ф. Терен-тьев, М.Б. Бакиров. -М.: Металлургия, 1987. 128 с.

27. Riester L. Analysis of depth-sensing indentation tests with a Knoop indenter / L. Riester, T.J. Bell, A.C. Fischer-Cripps // J. Mater. Res., Vol.16. № 6. - Jun. 2001.-P. 1660-1665.

28. А.Б. Синани Об измерении твердости хрупких тел // Письма в ЖТФ. — 2003. том 29. - вып. 19. - С. 48-51.

29. Т.Ю. Саблина, А.Г. Мельников, С.Н. Кульков К вопросу об определении твердости материалов со структурными превращениями'// Письма в ЖТФ. 2004. - том 30. - вып. 19. - С. 12-16.

30. Зинько Э.И. Электротехническая оксидная керамика / Э.И. Зинько, И.В. Борисов, И.А. Светлова. М.: Отделение ВНИИЭМ по НТИ в электротехнике, 1970. 28 с.

31. В.И. Николаев, В.В. Шпейзман, Б.И. Смирнов Определение модуля упругости эпитаксивльных слоев GaN методом микроиндентирования // ФТТ. -2000. том 42. - вып. 3. - С. 428-431.

32. Ландау Л.Д. Теоретическая физика / Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. М.: Наука, 1987. - 2-е изд. - T. VII. - 248 с.

33. Келли Б. Радиационное повреждение твердых тел / Б. Келли Пер. с анг. -М.: Атомиздат, 1970. 320 с.

34. Козлов В.Ф. Справочник по радиационной безопасности / В.Ф. Козлов. -М.: Энергоатомиздат, 1987. 192 с.

35. Шумиловский H.H. Радиоизотропные и рентгеноспектральные методы / H.H. Шумиловский. М.: Энергия, 1965. - 192 с.

36. Костюков Н.С. Радиационная и коррозийная стойкость электрокерамики / Н.С. Костюков, Ф.Я. Харитонов, Н.П. Антонова. М., 1971,- 272 с.

37. Kostukov N.S., Astapova E.S. Methods of increasing the radiation resistance of composite materials // Journal of Advanced Materials. 1996. - 3(4). - P. 292298

38. Механическая и электрическая прочность и изменение структуры при облучении: Серия «Диэлектрики и радиация» / Н.С. Костюков, Е.С. Астапова, Е.Б. Пивченко, Е.А. Ванина и др. М.: Наука, 2003. - том 3. - 256 с.

39. Астапова Е.С., Шумейко Е.В., Ванина Е.А., Александров И.В. Радиацион-но-стимулированные изменения в корундовой анортитсодержащей керамике ГБ-7 // Перспективные материалы. 2006. - №1. - С. 1-5.

40. Е.А. Ванина, Е.С. Астапова Явления упорядочения радиационных дефектов в корундовой керамике // Огнеупоры и техническая керамика. 2006. -№8.-С. 12-15.

41. Stevanovic М., Elston J Effect of fast neutron irradiation in sintered alumina and magnesia. // Proc. Brit. Ceram. Soc., Stoke-on-Trent. 1967. - № 7. - P. 423437.

42. Быкова B.H. Влияние облучения на материалы и элементы электронных схем. / Пер. с анг.; Под ред. В.Н. Быкова, С.П. Соловьева. М.: Аомиздат, 1967.-427 с.

43. Pivchenco E.S., Astapova E.S. Microdeformation in fast neutron irradiation ceramics materials UF 46 // The 4th IUMRS International Conference in Asia.: IV - Makuhari, Chiba, Japan. - 1997. - P. 351-352.

44. Kanygina I.V., Kostukov N.S. Influence of Radiation Transformations on the Dielectric — Properties of Electrically Insulating Ceramic During Irradiation with a High Neutron Flounce // Atomic Energy. 1997. - 82(5). - P. 398-400.

45. Jones R.H., Steiner D., Heinish H.L. et. al. Radiation Resistant Ceramic -Matrix Composites // J. of Nuclear Materials. - 1997. № 245. - P. 87-107.

46. Knudsen F.P. Dependents of Mechan. Strength of Brittle Poly crystalline Specimens of Porosity and Grain Size // J. Amer. Cer. Soc. -T959. vol. 42. -№ 8-P. 22-33.

47. Скрипников О.Ю., Скрипников Ю.С., Сандалов B.H. Влияние ионизирующего излучения на ионные процессы в неупорядоченном диэлектрике // Узбекский физический журнал. 1994. - № 4. - С. 80-86.

48. Скрипников О.Ю. Влияние дефектности структуры на тепловые ионные поляризационные процессы в керамике // Вестник АмНЦ, Благовещенск. -1997.-С. 116-122.

49. Абдукадырова И.Х. Радиационно-термические стимулированные эффекты в монокристаллах корунда // Письма в ЖТФ. 2003. - том 29. - вып. 5. - С. 61-70.

50. Радиационная электропроводность / Костюков Н.С., Муминов М.И. и др. -М.: Наука, 2001. 223 с.

51. Solid State Division: Semiannual Progress Report for Period Ending Febr. 28, 1955. / Oak Ridge National Laboratory. ORNL - 1852, 1955. - 90 p.

52. Frisco L.J. Dielectrics for Satellites and Space Vehicles. // John Hopkins University, Dielectrics Laboratory. Report № 2. - 1981. - 80 p.

53. Анненков Ю.М., Кабышев A.B., Ивашутенко A.C., Власов И.В. Электрические свойства корундо-циркониевой керамики. // Известия Томского политехнического университета. 2005. Т. 308. - №7. - С.35-38.

54. Диэлектрики и радиация / Н.С. Костюкова, А.А. Лукичев, М.И. Муминов, С.М. Атраш, Ю.С. Скрипников. М.: Наука, 2002. - Книга 2. - 326 с.

55. М.И. Муминов, В.Н. Сандалов Исследование поверхностной электропроводности керамических диэлектриков. // Письма в ЖТФ. 2003. - том 29. -вып. 16. - С. 63-71.

56. Кривоглаз М.А. Дифракция рентгеновских лучей и нейтронов в неидеальных кристаллах / М.А. Кривоглаз. Киев: Наука думка, 1983. - 407 с.

57. Горелик С.С. Рентгенографический и электронно-оптический анализ / С.С. Горелик, Ю. А. Скаков, Л. Н.Расторгуев. М.: «МИСИС», 2002. - 358 с.

58. Уманский Я.С. Рентгенография металлов / Я.С. Уманский. М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1960. - 448 с.

59. Давыдов Г.В. К выводу фрмулы для кривой профиля истинного распределения интенсивности по углам рассеяния, обусловленной факторами размера и формы областей когерентного рассеяния // Журнал прикл. кристаллографии. 1972. - Т. 5. - С. 370-371.

60. Смыслов Е.Ф., Давыдов Г.В., Смыслова Е.П. Методика рентгеновского исследования субструктуры с использованием функции Лауэ // Аппаратура и методы рентгеновского анализа: сб. статей / ЛНПО «Буревестник». Л., 1978.-Вып. 21.-С. 161-164.

61. Корчевский В.В. Рентгенодифрактометрический и акустико-эмиссионный методы исследования пластической деформации сталей / В.В. Корчевский, Хосен Рин. Вл-к: Дальнаука, 2006. - 209 с.

62. Смыслов Е. Ф. Аналитический и графический методы разделения эффектов расширения рентгеновских линий из-за микроискажений и малости блоков с использованием функций Лауэ // Аппаратура и методы рентгеновского анализа 1982. - Вып. 28. - С. 67-71.

63. Пивченко Е.Б., Астапова Е.С. Использование функции Лауэ в рентгеновском методе аппроксимации при определении параметров субструктуры облученной керамики // Вестник АмурНЦ. Благовещенск. Серия 2. - 1997. - С. 74 - 78.

64. Wilson A.J.C., Proc. Roy. Ssoc. 180A.- 1942. - P. 277.

65. Higgins J.K., U.K.A.E.A. 1964. -repot AERE-R- P. 4781.

66. Астапова E.C., Костюков Н.С. Влияние реакторного облучения на а-А1203 в электроизоляционной керамике // Атомная энергия. 1995. - Т.78. - Вып. 5.-С 336-338.

67. Костюков Н.С., Астапова Е.С. Межфазные напряжения в высокоглиноземистой керамике // Сб. «Физика и химия твердого тела». Благовещенск. -1994.-С 98-105.

68. Ванина Е.А., Астапова Е.С., Игнатьева Л.Н. ИК-спектроскопическое исследование керамики ГБ-7 после нейтронного облучения // Атомная энергия 1996. Т.81. - Вып.4. - С. 303-304.

69. Астапова Е.С. Радиационные изменения структуры глиноземистой керамики // Труды Всеросс. научно-технической Конференции «Экспериментальные методы в физике структурно-неоднородных сред». Баранул. - 1997. -С 114-116.

70. Astapova E.S., Pivchenko E.B. Compensation principle of radioresistence ceramics combination in cristallophysics aspect // Fourth Sino Russian Symposium Advanced materials and processes.: China. Oct. 12-15. - 1997. - P. 73.

71. Пивченко Е.Б., Астапова E.C., Швайко Д.С., Юсупов З.Ф. Определение параметров основной кристаллофазы облученной керамики с учетом диффузного рассеяния рентгеновских лучей // Вестник АмурНЦ. — Сер.2. — Благовещенск 1999. -Вып.2. - С. 172-176.

72. Астапова Е.С., Пивченко Е.Б. Закономерности температурного изменения упругих свойств электрокерамики ГБ-7 после реакторного облучения // Радиационная физика твердого тела: материалы VII межнац. Совещ. Севастополь 1997.-М. 1997.-С. 184-185.

73. Астапова Е.С. Рентгеноструктурный анализ: Лабораторный практикум / Е.С. Астапова, Е.А. Ванина. Благовещенск: Амурский гос. Ун-т., 2006. — 116 с.

74. Франк-Каменецкий В.А. Руководство по рентгеновскому исследованию минералов / В.А. Франк-Каменецкий. М.:Недра, 1975. -399 с.

75. Гинье А. Рентгенография кристаллов. Теория и практика / А. Гинье. М.: Государственное. Изд. Физико-математической литературы, 1961. - 604 с.

76. Горелик С.С. Рентгенографический и электронно-оптический анализ / С.С. Горелик, Л.Н. Расторгуев, Ю.А. Скаков. М.: Металлургия, 1970. - 366 с.

77. Франк-Каменецкий В.А. Рентгенография основных типов породообразующих минералов (слоистые и каркасные силикаты) / В.А. Франк-Каменецкий. Л.: Недра, 1983. - 359 с.

78. Ямагида X. Тонкая техническая керамика / X. Ямагида Пер. с японск. М.: Металлургия, 1986. - 279 с.

79. Кривоглаз М.А. Теория рассеяния рентгеновских лучей и тепловых нейтронов реальными кристаллами / М.А. Кривоглаз. М.: Наука, 1967. - 336 с.

80. Астапова Е.С., Костюков Н.С., Пивченко Е.Б. Компенсация радиационно-стимулированных микронапряжений в ультрафарфоровой керамике // Перспективные материалы 1998. - № 6. - С. 28-30.

81. Астапова Е.С., Ванина Е.А., Голубева И.А. Исследование субструктурных изменений керамических материалов при изотермическом отжиге. // Вестник АмГУ: Серия «Естественные и экономические науки». 2007. - № 37. -С. 13-14.

82. Метод аппроксимации / Книга. Офиц. сайт. 2004. http://dssplab.karelia/ru/sources/BOOK/glava5/7.HTM (09.11.2006).

83. Сергеева Н.Е. Введение в электронную микроскопию минералов / Н.Е. Сергеева. М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1977. - 144 с.

84. Гоулдстейна Дж. Практическая растровая электронная микроскопия / Под ред. Дж. Гоулдстейна, X. Яковица. М.: Мир, 1978. - 656 с.

85. Растровый электронный микроскоп JSM-35C: Инструкция / Пер. с англ. -М., 1981. 389с.

86. Гаранин В.К. Применение электронно-зондовых приборов для изучения минерального вещества / В.К. Гаранин, Г.П. Кудрявцева. М.: Недра, 1983. -216с.

87. Основы аналитической электронной микроскопии. / Дж. Грена, Дж. И. Гольдштейна, Д.К. Джоя, А.Д. Ромига. Пер.с англ. под ред. М.П. Усикова. -М.: Металлургия, 1990. 584 с.

88. Боровского И.Б. Электронно-зондовый микроанализ / Под ред. И.Б. Боровского. М.: Мир, 1974. - 352 с.

89. Глазов В.М. Микротвёрдость металлов./В.М. Глазов, В.Н. Вигдарович, -М.: МИСИС, 1962. 123 с.

90. Паршев С.Н. Микротвердость материалов: Методические указания к лабораторной работе / Сост. С.Н. Паршев, H.A. Полозенко. Волгоград: ВГТУ, 2004. - 15 с.

91. Циркин A.B. Износостойкие покрытия: свойства, структура, технологии получения. Методические указания к лабораторным работам / A.B. Циркин. Ульяновск: УлГТУ, 2005. - 27 с.

92. Голубева И.А., Ванина Е.А. Влияние изотермического отжига на механические свойства оксидных керамических материалов. // Вестник АмГУ: Серия «Естественные и экономические науки». 2007. - № 39. - С. 11-13.

93. ГОСТ 6433.2-71. Методы определения электрического сопротивления при постоянном напряжении. М.: Изд-во стандартов - 1981. — 9 с.

94. ГОСТ 6433.4-71. Методы определения тангенса угла диэлектрических потерь и диэлектрической проницаемости. М.: Изд-во стандартов - 1981. -12 с.

95. Ланкин C.B., Юрков В.В. Электропроводность клиноптилолита и его ионообменных форм // Перспективные материалы. 2006. -№5. - С.59-62.

96. Тейлор А. Рентгеновская металлография / А. Тейлор. М.: Металлургия, 1965.-т. 2.-663 с.

97. Францевич И.Н. Упругие постоянные и модули упругости металлов и неметаллов / И.Н. Францевич, Ф.Ф. Воронов, С.А. Бакута. Киев.: Наука думка, 1982. - 288 с.

98. Турчак Л.И. Основы численных методов / Л.И. Турчак. М.: Наука, 1987. -318 с.

99. Сиротин Ю.И. Основы кристаллофизики / Ю.И. Сиротин, М.П. Шасколь-ская. М.: Наука, 1979. - 639 с.

100. Гнесина Г.Г. Спеченные материалы для электротехники / Под ред. Г.Г. Гнесина. М.:Металлургия, 1981. - 343 с.

101. Астапова Е.С., Ванина Е.А., Голубева И.А. Влияние изотермического отжига на механические свойства и микроструктуру высокоглиноземистой керамики // Физика и химия обработки материалов 2008. - № 3. - С. 28-32.

102. Лифшиц И.М., Розенцвейг Л.М. К теории упругих свойств поликристаллов //ЖЭТФ. 1946. - Т. 16. - Вып. 11. - С. 967-980.

103. Лифшиц И.М., Розенцвейг Л.М. О рассеянии рентгеновских лучей упруго-деформированными поликристаллами // ЖЭТФ. 1947. - Т. 17. - Вып. 6. -С. 509-515.

104. Астапова Е.С., Пивченко Е.Б., Ванина Е.А. Флуктуации напряжений в облученной керамике // Вестник АмГУ. Благовещенск. Вып.13. - 2001. - С. 55-57.

105. Голубева И.А., Демчук В.А., Ванина Е.А. Влияние изотермического отжига на прочностные свойства электрокерамики. // тезисы докладов одиннадцатой международной конференции «Физика диэлектриков (Диэлектрики -2008)». Санкт-Петербург - 2008. - С. 18

106. Сканави Г.И. Физика диэлектриков / Г.И. Сканави. М.: Наука, 1949. - 489 с.

107. Барышников C.B., Барышников A.C., Баранов А.Ф., Маслов В.В. Особенности диэлектрических аномалий PbixGexTe(Ga) в районе сегнетоэлектри-ческого фазового перехода // ФТТ 2008. - Т.50. - Вып. 7. - С. 1270-1273.