Study of transition from open to closed porosity stage during sintering of advanced ceramic materials

摘要

Lisovanie za tepla (HIP) je pokročilá technológia pre výrobu plne hutných keramických materiálov, ktoré majú množstvo štruktúrnych (napr. rezné nástroje), biologických (napr. implantáty hutných kostí a kĺbov) alebo funkčných (napr. transparentné štíty a okná) aplikácií. Pre úspešné použitie tejto technológie je potrebné, aby predspekané vzorky boli plynotesné, teda bez otvorených pórov. Výskum zaoberajúci sa premenou otvorených pórov na uzatvorené je preto veľmi dôležitý, avšak iba málo publikovaný v odbornej literatúre. Preto bolo experimentálne a teoretické štúdium tohto javu hlavným cieľom diplomovej práce. Analýzy teoretických modelov ukazujú, že transformácia z otvorenej na uzatvorenú pórovitosť je materiálová charakteristika, ktoré sa mení iba s dihedrálnym uhlom, nezávisle na veľkosti častíc prášku alebo na spôsobe tvarovania a nastáva od 92.6% t.d. do 93.7% t.d pre daný materiál (oxid hlinitý, oxid zirkoničitý a horečnato-hlinitý spinel). Tieto teoretické výpočty boli porovnané s experimentálnymi dátami z literatúry a dátami z experimentálnej časti diplomovej práce s úspešnou zhodou pre kubické systémy (spinel a kubický oxid zirkoničitý). Výsledky experimentov s oxidom hlinitým boli v dobrej zhode s experimentálnymi dátami publikovanými v literatúre, ale boli vyššie ako teoretické hodnoty. Na objasnenie týchto odlišností bolo vytvorených niekoľko hypotéz a tiež boli navrhnuté spôsoby riešenia tejto témy.