Грабар Ольга Іванівна. Моделювання, властивості та технології виготовлення багатофункціональної перколяційної кераміки з гідроксилапатиту

brief description

Грабар Ольга Іванівна. Моделювання, властивості та технології виготовлення багатофункціональної перколяційної кераміки з гідроксилапатиту. : Дис... канд. наук: 05.02.01 2008

Грабар О.І. Моделювання, властивості та технології виготовлення багатофункціональної перколяційної кераміки з гідроксилапатиту. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 5.02.01 Матеріалознавство. Луцький національний технічний університет.
Дисертаційна робота присвячена моделюванню, експериментальним дослідженням властивостей та технології виготовлення багатофункціональної перколяційної кераміки з гідроксилапатиту.
В дисертаційній роботі досліджено вплив основних технологічних параметрів (тиску пресування, температури та часу спікання) на пористість, хімічну стійкість та міцність перкераміки з гідроксилапатиту.
В результаті теоретичних та експериментальних досліджень запропоновано математичну модельsстиск= (0,0002t + 0,245)sпресз коефіцієнтом кореляції не гіршеr=0,91, що дозволяє для необхідних характеристик міцності визначити технологічні параметри виготовлення кераміки.
В результаті експериментальних досліджень процесу пресування СГАп-порошку отримана залежність його об’єму V від тиску пресування Р і показано, що ця залежність описується політропою виду, деm=11,622,, де V сумарний об’єм, Vпор об’єм пор.
Встановлено, що час спікання кераміки суттєво впливає на механічні властивості тільки в діапазоні 01 години. Подальше збільшення часу спікання впливає лише на структуру пористості і практично не впливає на механічні властивості.
В дисертаційній роботі проведені фрактографічні дослідження мікроструктури поверхні і сколу перкераміки в широкому діапазоні режимів її виготовлення (sпрес= 200, 400, 600 Мпа,tспік= 800, 1000, 1200 С) що дозволило вибрати оптимальну технологію по параметру пористості. Проведено моделювання, розроблена методика і обладнання, виконані експериментальні дослідження хімічної стійкості і дефекту маси в умовах статичного та гідродинамічного занурення мікрозразків в розчини з заданим рН.
В результаті комплексу проведених досліджень та моделювань запропонована технологія виготовлення перкераміки з оптимальними властивостями.

В результаті аналізу літературних публікацій встановлено, що із відомих матеріалів багатоцільового призначення, для імплантантів та потреб мікробіології одним з найперспективніших матеріалів є перколяційна кераміка, виготовлена з гідроксилапатиту [Са10(РО4)6(OН)2].

Розроблено унікальне обладнання та вперше проведені комплексні дослідження (механічні, корозійно-механічні, гідромеханічні властивості, фрактографія) впливу основних технологічних параметрів (тиску пресування, температури та часу спікання) на пористість, хімічну стійкість та міцність перкераміки з гідроксилапатиту.

Проведені теоретичні дослідження напружено-деформованого стану в мікрооб’ємах пористих структур в наближенні монофракталів Серпинського та отримані залежності діапазону мікродеформацій від рівня фрактальності та орієнтації мікрооб’єму до нерухомої системи координат макрозразка.

В результаті теоретичних та експериментальних досліджень запропоновано залежність границі міцності на стиск, яка дозволяє для необхідних характеристик міцності призначити технологічні параметривиготовлення СГАп-перкераміки.

В результаті експериментальних досліджень процесу пресування СГАп-порошку отримана залежність його об’єму V від тиску пресування Р і показано, що ця залежність описується політропою виду, де m = 11,622,, де

V сумарний об’єм, Vпор об’єм пор.

Встановлено, що час спікання кераміки суттєво впливає на механічні властивості тільки в діапазоні 01 години. Подальше збільшення часу спікання впливає лише на структуру пористості і практично не впливає на механічні властивості.
Експериментальні дослідження мікрозразків СГАп-перкераміки на розтягвперше дозволили виявити три діапазони впливу температури спікання:

І --мало впливає на
ІІ --
ІІІ --мало впливає на

Проведені фрактографічні дослідження мікроструктури сколу і поверхні зразків СГАп-перкераміки в широкому діапазоні технологічних параметрів (пресє [200 600] МПа,є [800 1200] С) підтвердили, що запропонована технологія забезпечує необхідну пористість та структуру пор.
Проведено моделювання, розроблена методика і обладнання, виконані експериментальні дослідження хімічної стійкості і дефекту маси СГАп-перкераміки в умовах статичного та гідродинамічного навантаження в агресивних середовищах.

В результаті комплексу проведених досліджень та моделювань запропонована технологія виготовлення СГАп-перкераміки з оптимальними властивостями.

Результати впроваджено в наукові дослідження 5 університетів. Є акти впровадження.
Робота виконана в межах проекту шостої рамкової програми європейського союзу № strp 504937-1 Multifunctional percolated nanostructured ceramics fabricated from hydroxylapatite”