Понятие технологически равновесной керамики введено в 70-х годах прошлого века и в первую очередь связано с необходимостью адекватной интерпретацией получения и исследования структурно-чувствительных оксидных керамических материалов.
При этом наряду с высоким уровнем химической однородности и конечной микроструктуры особое внимание для достижения технологически равновесной керамики отведено минимизации уровня ее остаточных напряжений (спеченной керамики).
Однако на практике достижение технологически равновесного состояния керамических материалов оказалось достаточно проблематичным.
Связано это с тем, что:
- классические методы керамической технологии, в силу своей специфики накладывают определенные ограничения на достижение сформулированных требований;
- параметры промышленных порошков исходных оксидов не соответствуют целям производства высококачественной керамики;
- технологический регламент производства искомого оксидного материала, как правило, не учитывает технологическую взаимосвязь его этапов.
В этой связи возникает вопрос: Какова вероятность и причинно-следственная связь достижения технологически равновесного состояния керамики в целом?
АЛГОРИТМ ДОСТИЖЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИ РАВНОВЕСНОЙ КЕРАМИКИ
Единый принцип оптимизации технологического процесса
Как известно, технологический регламент оксидного керамического производства представляет собой определенную последовательность этапов.
Например, исходное сырье → механическая смесь искомого оксидного материала → синтез оксидного материала → пресс-порошок синтезированного оксидного материала → формование → спекание → поликристаллический материал (керамика).
При этом роль отдельно взятых этапов в оптимизации технологического процесса, как правило, не связывают с существованием между ними причинно-следственных зависимостей и их влияния на оптимизацию процесса в целом.
Однако суммарное достижение высокого уровня оптимизации технологического процесса нельзя рассматривать как дискретный ряд задач, решаемых на его отдельных этапах.
Как правило, это связано с тем, что уровень оптимизации, достигаемый на отдельном этапе, предопределяется результатом, достигаемым на предыдущем этапе.
Таким образом, вся последовательность технологических операций, предшествующая появлению керамического материала, должна подчиняться единому принципу оптимизации, смысл которой заключается в том, чтобы на каждом предыдущем этапе максимально удовлетворять требования, предъявляемые к нему со стороны последующего этапа.
Как видно из рис.1.1, если последовательность этапов расположить сверху вниз, то требования к ним надо формировать снизу вверх, т.е. от конечного результата (керамика).
Например для того чтобы в процессе спекания отформованной заготовки был достигнут максимально возможный уровень однородности микроструктуры керамического материала и его химической однородности, заготовка должна обладать:
- однородностью упаковки химически однородными структурными элементами (гранулами),
- равномерно-напряженным состоянием и отсутствием (или, по крайней мере, минимумом) точек локальных перенапряжений в ее объеме.
В свою очередь, вероятность достижения на этапе формования требований, предъявляемых к нему со стороны этапа спекания возможно только в том случае, если:
- используются монодисперсные, химически однородные порошки с размером исходных частиц менее 1мк (требование к этапу – синтеза и приготовления пресс-порошков в целом со стороны этапа формования).
Таким образом, производство высококачественной керамики непосредственно связано с повышением уровня согласования причинно-следственных связей между следующими друг за другом технологическими этапами.
При этом, чем выше уровень согласования между этапами, тем выше вероятность достижения высококачественного состояния керамического материала.
Продолжение следует. Контакт E- lk783395@gmai.com