Установление роли иерархии структуры пористой керамики на основе оксида алюминия и диоксида циркония в механизмах деформации и разрушения методом корреляции цифровых изображений

Объект исследования – пористая керамика на основе оксида алюминия и диоксида циркония с иерархической поровой структурой. Цель работы – изучение эволюции формирующихся при сжатии деформационных структур с целью повышения устойчивости керамик на основе оксида алюминия и диоксида циркония с иерархической поровой структурой к возникающим дефектам. Методология НИР – комплексное исследование микроструктуры и фазового состава с использованием рентгеноструктурного анализа, растровой электронной микроскопии и метода корреляции цифровых изображений. Посредством подбора технологических параметров (температура, количество и размер частиц порообразователя) получена керамика на основе Al2O3 и ZrO2 с иерархической и унимодальной поровой структурой. Исследованы особенности их структуры, механических свойств и деформационного поведения при циклическом сжатии. Показано, что полученная иерархическая поровая структура вызывает образование иерархической деформационной структуры в объеме керамики на основе Al2O3 и ZrO2 приводит к уменьшению масштаба процессов разрушения от макромасштабного в случае керамики с унимодальным распределением пор по размерам до микромасштабного разрушения, сравнимого с размерами блоков, образовавшихся при спекании. Трансформационный механизм увеличения вязкости разрушения пористой керамики на основе ZrO2 с иерархической поровой структурой способствовал повышению механической устойчивости в условиях циклического нагружения, по сравнению с керамиками на основе оксида алюминия, которые не испытывают структурно-фазового превращения под нагрузкой. Данные об эволюции деформационных структур керамических материалов, полученные методом корреляции цифровых изображений, показали количественные различия в стадиях формирования накопленных повреждений между этими двумя видами исследуемых материалов. Результаты исследований могут быть использованы при разработке надежных фильтрующих элементов для очистки природных, топливных и буферных газов, барьерного газа и силового воздуха от аэрозолей масла и влаги, частиц грязи, песка и пыли на оборудовании нефтегазовой отрасли Томской области.