Евгения Александровна Исупова
603022, г. Нижний Новгород, просп. Гагарина, д. 23
Evgeniya A. Isupova
23, prosp. Gagarina, Nizhny Novgorod, 603022
Максим Сергеевич Болдин
603022, г. Нижний Новгород, просп. Гагарина, д. 23
Maxim S. Boldin
23, prosp. Gagarina, Nizhny Novgorod, 603022
Евгений Андреевич Ланцев
603022, г. Нижний Новгород, просп. Гагарина, д. 23
Evgeni A. Lantcev
23, prosp. Gagarina, Nizhny Novgorod, 603022
Татьяна Сергеевна Поздова
603022, г. Нижний Новгород, просп. Гагарина, д. 23
Tatyana S. Pozdova
23, prosp. Gagarina, Nizhny Novgorod, 603022
Артём Александрович Мурашов
603022, г. Нижний Новгород, просп. Гагарина, д. 23
Artem A. Murashov
23, prosp. Gagarina, Nizhny Novgorod, 603022
Неравномерное уплотнение прессовок, коробление образцов, их деформация во время спекания влияют на конечную усадку образцов, что может приводить к неверной интерпретации результатов спекания. Цель работы — исследование уплотнения и ползучести при спекании керамики из субмикронного оксида алюминия α-Al2O3 в смеси с 0,25 % масс. MgO. Для оценки роста анизотропии усадки образцов при увеличении приложенной во время спекания нагрузки использовали методы дилатометрии. Показано, что при небольших нагрузках (меньше напряжения спекания) уплотнение образцов не зависит от приложенной нагрузки. Ползучесть возрастает с повышением приложенной нагрузки, уменьшением начальной плотности прессовки и увеличением времени выдержки при постоянной температуре. Анализируя дилатометрические данные по усадке образцов оксида алюминия, можно разделить вклады уплотнения и ползучести и проследить влияние начальной плотности прессовок и параметров спекания. У исследованных образцов не фиксировали рост зерен при плотностях менее 90 % от теоретической. Выявленное экспоненциальное падение средней скорости ползучести с увеличением плотности может быть связано с сильной зависимостью диффузионной ползучести от размера зерна. Схожесть в поведении скоростей уплотнения и ползучести при изменении плотности образцов показывает, что данные процессы протекают под действием одинаковых механизмов переноса массы. Установлено, что отношение скорости уплотнения к скорости ползучести пропорционально напряжению спекания и слабо зависит от температуры. Чем выше плотность образца, тем больше отношение скоростей уплотнения и ползучести. Полученные результаты могут быть использованы при совершенствовании методики спекания и оценки уплотнения керамики во время режимов с постоянной скоростью нагрева и выдержками при заданной температуре.
Non-uniform densification of green compacts, sample warping, and deformation during sintering influence the final shrinkage of specimens, potentially leading to erroneous interpretation of sintering outcomes. The objective of this study was to investigate densification and creep behavior during the sintering of ceramics fabricated from submicron α-Al2O3 powder admixed with 0.25 wt. % MgO. Dilatometric techniques were employed to evaluate the development of shrinkage anisotropy in specimens subjected to increasing applied loads during sintering. Results demonstrate that, under low applied stresses (below the sintering stress), specimen densification remains independent of the imposed load. Creep rates increase with elevated applied stress, reduced initial green density, and extended isothermal holding times. Analysis of dilatometric shrinkage data for aluminum oxide specimens enables the decoupling of densification and creep contributions, thereby elucidating the effects of initial green density and sintering parameters. No grain growth was observed in the examined specimens at relative densities below 90% of theoretical. The observed exponential decline in average creep rate with increasing density is attributable to the pronounced grain size dependence of diffusional creep. The analogous response of densification and creep rates to variations in specimen density suggests that both processes are governed by identical mass transport mechanisms. The ratio of densification rate to creep rate was found to be proportional to the sintering stress and only weakly dependent on temperature. This ratio increases with specimen density. The findings offer valuable insights for refining sintering protocols and accurately assessing ceramic densification under constant heating rate regimes and isothermal holds.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.