.png)
.png)
Email this article 
High-density micro- and nanogranular ceramics. Transition of open pores to closed ones. Part 3. Sintering of workpieces without external pressure
https://doi.org/10.17073/1683-4518-2020-1-39-50
Abstract
About the Author
A. V. BelyakovRussian Federation
References
1. Беляков, А. В. Высокоплотная микро- и нанозернистая керамика. Переход открытых пор в закрытые. Подготовка порошков, формовочной массы, формование. Ч. 1 / А. В. Беляков // Новые огнеупоры. ― 2019. ― № 11. ― С.
2. Беляков, А. В. Высокоплотная микро- и нанозернистая керамика. Переход открытых пор в закрытые. Удаление связки. Ч. 2 / А. В. Беляков // Новые огнеупо ры. ― 2019. ― № 12. ― С.
3. Shatokha, V. Sintering ― methods and products ; ed. by V. Shatokha. ― Croatia : Published by InTech, 2012. ― 316 p.
4. Ertuğ, B. Sintering applications ; ed. by B. Ertuğ. ― Croatia : Published by InTech, 2013. ― 342 p.
5. Lakshmanan, A. Sintering of ceramics ― new emerging techniques ; ed. by A. Lakshmanan. ― Croatia : Published by InTech, 2012. ― 624 p.
6. Rahaman, M. N. Sintering of ceramics / M. N. Rahaman. ― Boca Raton : CRC Press, 2007. ― 388 p.
7. Беляков, А. В. Синергетический и квазихимический подходы в технологии керамики / А. В. Беляков // Стекло и керамика. ― 2003. ― № 9. ― С. 21‒27. [Belyakov, A. V. Synergetic and quasichemical approaches in ceramic technology (a review) / A. V. Belyakov // Glass and Ceramics. ― 2003. ― Vol. 60, № 9/10. ― P. 274‒279.]
8. Беляков, А. В. Причины аномального роста кристаллов при спекании керамики после начала образования закрытых пор / А. В. Беляков // Стекло и керамика. ― 2007. ― № 1. ― С. 16‒20. [Belyakov, A. V. Causes of anomalous crystal growth in sintering ceramics after formation of closed pores began / A. V. Belyakov // Glass and Ceramics. ― 2007. ― Vol. 64, № 1/2. ― P. 17‒21.]
9. Беляков, А. В. Получение прозрачной керамики. Синергетический подход / А. В. Беляков // Стекло и ке рамика. ― 2009. ― № 12. ― С. 18‒25. [Belyakov, A. V. Production of transparent ceramic. Synergetic approach / А. В. Беляков // Glass and Ceramics. ― 2009. ― Vol. 66, № 11/12. ― P. 416‒422.]
10. Беляков, А. В. Главные бифуркации при обжиге плотной оксидной керамики / А. В. Беляков // Стекло и керамика. ― 2000. ― № 10. ― С. 13‒17. [Belyakov, A. V. Principal bifurcations in firing of compact oxide ceramics / A. V. Belyakov // Glass and Ceramics. ― 2000. ― Vol. 57, № 10. ― P. 345‒349.]
11. Беляков, А. В. Локальные уплотнения при спекании керамики и воспроизводимость структуры / А. В. Беляков, Е. А. Брыгина // Стекло и керамика. ― 1998. ― № 10. ― С. 10‒13. [Belyakov, A. V. Local compaction areas in sintering of ceramics and structural reproducibility / A. V. Belyakov, E. A. Brygina // Glass and Ceramics. ― 1998. ― Vol. 55, № 9. ― P. 307‒309.]
12. Беляков, А. В. Определение локальных уплотнений в прессовках / А. В. Беляков, А. С. Енько // Стекло и керамика. ― 1999. ― № 12. ― С. 19‒22. [Belyakov, A. V. Identification of local compactions in ceramics / A. V. Belyakov, A. S. Yen`ko // Glass and Ceramics.― 2000.― Vol. 56, № 11/12. ― P. 389‒392.]
13. Воробьев, В. К. Измерение электропроводности керамических прессовок при спекании / В. К. Воробьев, Д. Н. Полубояринов, В. С. Бакунов // Тр. ин-та : МХТИ им. Д. И. Менделеева. ― 1971. ― Вып. 68. ― C. 118‒121.
14. Семириков, И. С. Новые способы, кинетика и механизм спекания оксидной керамики / И. С. Семириков, Д. С. Баранов // Вестник УГТУ. Физикохимия и технология оксидно-силикатных материалов. ― 2000. ― № 1. ― С. 157‒160.
15. German, R. M. Sintering theory and practice / R. M. German. ― New York : John Wiley & Sons, 1996. ― 568 p.
16. German, R. M. Review: liquid phase sintering / R. M. German, P. Suri, S. J. Park // J. Mater. Sci. ― 2009. ― Vol. 44, № 1. ― P. 1‒39. Режим доступа : http://www.springerlink.com/content/eu8804w248232124/.
17. Dong, W. Liquid phase sintering of alumina. II. Penetration of liquid phase into model microstructures / W. Dong, H. Jain, M. P. Harmer // J. Am. Ceram. Soc. ― 2005. ― Vol. 88, № 7. ― P. 1708‒1713.
18. Макаров, Н. А. Особенности спекания корундовой керамики, модифицированной эвтектическими добавками / Н. А. Макаров // Стекло и керамика. ― 2006. ― № 4. ― С. 16–18. [Makarov, N. A. Sintering specifics of corundum ceramics modified with eutectic additives / N. A. Makarov // Glass and Ceramics. ― 2006. ― Vol. 63, № 3/4. ― P. 119‒121.]
19. Макаров, Н. А. Композиционный материал в системе оксид алюминия ‒ диоксид циркония / Н. А. Макаров // Стекло и керамика. ― 2007. ― № 4. ― С. 12–15. [Makarov, N. A. Composite material in the aluminum oxide-zirconium dioxide system / N. A. Makarov // Glass and Ceramics. ― 2007. ― Vol. 64, № 3/4. ― P. 120‒123.]
20. Евтеев, А. А. Керамика в системе ZrO 2 ‒Al2 O 3 с добавками эвтектических составов / А. А. Евтеев, Д. О. Лемешев, С. В. Житнюк [и др.] // Стекло и керамика. ― 2011. ― № 8. ― С. 23‒27. [Evteev, A. A. ZrO 2 ‒Al2 O 3 ceramic with eutectic additives / A. A. Evteev, D. O. Lemeshev, S. V. Zhitnyuk [et al.] // Glass and Ceramics. ― 2011. ― Vol. 68, № 7/8. ― P. 258‒262.]
21. Yu, Y.-D. Microstructural characterization and microstructural effects on the thermal conductivity of AlN(Y2 O3 ) ceramics / Y.-D. Yu, A. M. Hundere, R. Høier [et al.] // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2002. ― Vol. 22. ― P. 247‒252.
22. Беляков, А. В. Изготовление однофазной высокочистой плотной керамики из трудноспекаемых сложных оксидов / А. В. Беляков, Е. Б. Бендовский // Стекло и керамика. ― 2015. ― № 6. ― С. 23‒28. [Belyakov, A. V. Fabrication of high-purity singlephase dense ceramic from high-sintering complex oxides / A. V. Belyakov, E. B. Bendovskii // Glass and Ceramics. ― 2015. ― Vol. 72, № 5/6. ― P. 206‒211.]
23. Harmer, M. P. Fast firing ― microstructural benefits / M. P. Harmer, R. J. Brook // Trans. J. Brit. Ceram. Soc. ― 1981. ― Vol. 80. ― P. 147, 148.
24. Mostaghaci, H. Production of dense and fine grain size BaTiO 3 by fast firing / H. Mostaghaci, R. J. J. Brook // Trans. J. Brit. Ceram. Soc. ― 1983. ― Vol. 82, № 5. ― P. 167‒170.
25. Zheng, X. Superfast sintering of nanocrystalline Y2 O3 ceramics / X. Zheng, Z. Y. Fu, J. Y. Zhang [et al.] // Adv. Mater. Res. ― 2009. ― Vol. 66. ― P. 100‒103.
26. Garsia, D. A. Advanced ceramics with dense and fine-grained microstructures through fast firing / D. A. Garsia, A. N. Klein, D. Hotza // Rev. Adv. Mater. Sci. ― 2012. ― Vol. 30. ― P. 273‒281.
27. Garsia, D. A. Building a sintering front through fast firing / D. A. Garsia, D. Hotza, R. Janssen // Int. J. Appl. Ceram. Technol. ― 2011. ― Vol. 8 ― P. 1486‒1493.
28. Kim, Y. W. Pressureless sintering of alumina titanium carbide composite / Y. W. Kim, J. G. Lee // J. Am. Ceram. Soc. ― 1989. ― Vol. 72. ― P.1333‒1337.
29. Rybakov, K. I. Microwave applications / K. I. Rybakov, E. A. Olevsky, E. V. Krikun // In book: National Research Council. ― 2013. ― P. 79‒116.
30. Rybakov, K. I. Microwave sintering: fundamentals and modeling / K. I. Rybakov, E. A. Olevsky, E. V. Krikun // J. Am. Ceram. Soc. ― 2013. ― Vol. 96, № 4. ― P. 1003‒1020.
31. Sudiana, I. N. Densification of alumina ceramics sintered by using submillimeter wave gyrotron / I. N. Sudiana, R. Ito, S. Inagaki [et al.] // Journal of Infrared, Millimeter and Terahertz Waves. ― 2013. ― Vol. 34, № 10. ― P. 627‒638.
32. Zgalat-Lozynskyy, O. Densification kinetics and structural evolution during microwave and pressureless sintering of 15 nm titanium nitride powder / O. ZgalatLozynskyy, A. Ragulya // Nanoscale Research Letters. ― 2016. ― Vol. 11, № 1. ― P. 1‒9.
33. Clark, D. E. Microwave solutions for ceramic engineers ; ed. by D. E. Clark, D. C. Folz, C. E. Folgar [et al.]. ― New York : Wiley, 2005. ― 494 p.
34. Pat. 3900542 USA. Process for sintering finely divided particulates and resulting ceramic products / Palmour III H., Huckabee M. L. ; assignee: Arthur D. Little, Inc., Cambridge, Mass. ; filed: apr. 26, 1973 ; appl. № US 35451573 ; pub. 19.08.1975.
35. Huckabee, M. Rate-controlled sintering of fine-grained alumina / M. Huckabee, H. Palmour III // Am. Ceram. Soc. Bull. ― 1972. ― Vol. 51, № 7. ― P. 574‒576.
36. Huckabee, M. L. Rate-controlled sintering as a processing method / M. L. Huckabee, T. M. Hare, H. Palmour III // Proceedings of the fourteenth university conference on ceramic science. Vol. 11 of the series ; ed. by H. Palmour III, R. F. Davis, T. M. Hare. ― New York and London : Plenum Press, 1978. ― P. 205‒215.
37. Palmour III, H. Rate-controlled sintering revisited / H. Palmour III, T. M. Hare // Proc. 6th world round table conf. on sintering, Herceg-Novi, Yugoslavia ; ed. by G. C. Kuczynski [et al.]. ― New York : Plenum Press, 1987. ― P. 17‒34.
38. Скороход, В. В. Спекание с контролируемой скоростью нагрева как способ управления микроструктуры керамики и подобных материалов / В. В. Скороход, А. В. Рагуля // Порошковая металлургия. ― 1994. ― № 3/4. ― С. 1‒10.Skorokhod, V. V. Sintering at a controlled rate as a method for regulating the microstructure of ceramics and similar sintered materials / V. V. Skorokhod, A. V. Ragulya // Russ. Non-Ferr. Metals. ― 1995. ― Vol. 33. ― P. 109‒117.
39. Brook, R. J. Fabrication principles for the production of ceramics with superior mechanical properties / R. J. Brook // Proc. Brit. Ceram. Soc. ― 1982. ― Vol. 32, № 3. ― P. 7‒24.
40. Xie, Z. P. Densification and grain growth of alumina by microwave processing / Z. P. Xie, J. L. Yang, Y. Huang // Mater. Lett. ― 1998. ― Vol. 37. ― P. 215‒220.
41. Opfermann, J. Thermische Analyseverfahren in Industrie und Forschung / J. Opfermann, G. Wilke, W. Ludwig [et al.] // VI. Herbstschule, Meisdorf 14.18. Nov. 1988, Friedrich-Schiller-Universität, Jena, 1991. ― S. 51‒79.
42. Kaisersberger, E. Kinetische Analyse thermischer Effekte / E. Kaisersberger, J. Opfermann // Laborpraxis. ― 1992. ― Bd 4. ― S. 360‒364.
43. Opfermann, J. An improved method for invariant kinetic parameters and a high level of model differentiation / J. Opfermann, F. Giblin, J. Mayer [et al.] // Am. Lab. ― 1995. ― Vol. 27, № 4. ― P. 34–41.
44. Opfermann, J. Kinetic analysis using multivariate nonlinear regression. I. Basic concepts / J. Opfermann // Therm. Anal. and Calorim. ― 2000. ― Vol. 60, № 2. ― P. 641‒658.
45. Opfermann, J. R. Model-free analysis of thermoanalytical data — advantages and limitations / J. R. Opfermann, E. Kaisersberger, H. J. Flammersheim // Thermochim. Acta. ― 2002. ― Vol. 391, № 1/2. ― P. 119‒127.
46. Müller, A. C. Modelling and optimisation of solid electrolyte sintering behaviour by thermokinetic analysis / A. C. Müller, J. R. Opfermann, E. Ivers-Tifféea // Thermochim. Acta. ― 2004. ― Vol. 414, № 1. ― P. 11‒17.
47. Opfermann, J. Simulation of the sintering behavior of a ceramic green body using advanced thermokinetic analysis results / J. Opfermann, J. Blumm, W. D. Emmerich // Thermochim. Acta. ― 1998. ― Vol. 318, № 1/2. ― P. 213‒220.
48. Dilatometer Special Software. LINSEIS. Software for dilatometers. [Электронный ресурс] ― 6 p. Режим доступа : https://www.linseis.com/wp-content/uploads/2018/06/Dilatometer_Special_Software_01.pdf.
49. Zgalat-Lozynskyy, O. Spark plasma and rate controlled sintering of high-melting point nanocomposites / O. ZgalatLozynskyy, A. Ragulya, M. Herrmann // Proceedings of the international conference nanomaterials: applications and properties. ― 2012. ― Vol. 1, № 3. ― P. 03CNN05 1‒4. Режим доступа : https://www.academia.edu/33922701/ Spark_Plasma_and_Rate_Controlled_Sintering_of_HighMelting_Point_Nanocomposites.
50. Chen, P.-L. Grain boundary mobility in Y2 O3 : defect mechanism and dopant effects / P.-L. Chen, I.-W. Chen // J. Am. Ceram. Soc. ― 1996. ― Vol. 79, № 7. ― P. 1801‒1809.
51. Chen, P.-L. Sintering of fine oxide powder. I. Microstructural evolution / P.-L. Chen, I.-W. Chen // J. Am. Ceram. Soc. ― 1996. ― Vol. 79, № 12. ― P. 3129‒3141.
52. Chen, P.-L. Sintering of fine oxide powders. II. Sintering mechanisms / P.-L. Chen, I.-W. Chen // J. Am. Ceram. Soc. ― 1997. ― Vol. 80, № 3. ― P. 637‒645.
53. Chen, I.-W. Sintering dense nanocrystalline ceramics without final-stage grain growth / I.-W. Chen, X.-H. Wang // Nature. ― 2000. ― Vol. 404, № 6774. ― P. 168‒171.
54. da Silva Jr, J. F. Two-step sintering applied to ceramics / J. F. da Silva Jr, R. M. do Nascimento, U. U. Gomes [et al.] // Sintering of ceramics ― new emerging techniques ; ed. by dr. A. Lakshmanan. Croatia : Published by InTech, 2012. ― 610 p.
55. Rajeswari, K. Micro structural control of stabilized zirconia ceramics (8YSZ) through modified conventional sintering methodologies / K. Rajeswari, A. R. Reddy, U. S. Hareesh [et al.] // Science of Sintering. ― 2010. ― Vol. 42, № 1. ― P. 91‒97.
56. Wang, X.-H. Two-step sintering of ceramics with constant grain-size. I. Y2 O 3 / X.-H. Wang, P.-L. Chen, I.-W. Chen // J. Am. Ceram. Soc. ― 2006. ― Vol. 89, № 2. ― P. 431‒437.
57. Maca, K. Two-step sintering of oxide ceramics with various crystal structures / K. Maca, V. Pouchly, P. Zalud // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2010. ― Vol. 30, № 2. ― P. 583‒589.
58. Hesabi, Z. R. Processing of titania nanoceramics via conventional sintering, two-step sintering and two-step sintering assisted by phase transformation / Z. R. Hesabi, M. Mazaheri. Advanced materials for sustainable developments: Ceramic engineering and science proceedings. ― Vol. 31, № 9 ; ed. by H.-T. Lin, A. Gyekenyesi, L. An [et al.]. ― New York : John Wiley and Sons Ltd, 2010. ― 150 p.
59. Shahraki, M. M. Two-step sintering of ZnO varistors / M. M. Shahraki, S. A. Shojaee, M. A. F. Sani [et al.] // Solid State Ionics. ― 2011. ― Vol. 190. ― P. 99‒105.
60. Анненков, Ю. М. Двухстадийная технология спекания корундовой и циркониевой керамики / Ю. М. Анненков, А. О. Окенова, А. С. Ивашутенко // Институт государственного управления, права и инновационных технологий (ИГУПИТ). Интернет-журнал «Науковеде ние». ― 2012. ― № 4. ― С. 1‒6. Режим доступа : http:// naukovedenie.ru120ТВН412.
61. Wang, X.-H. Two-step sintering of ceramics with constant grain-size. II. BaTiO 3 and Ni‒Cu‒Zn ferrite / X.- H. Wang, X.-Y. Deng, H.-L. Bai [et al.] // J. Am. Ceram. Soc. ― 2006. ― Vol. 89, № 2. ― P. 438‒443.
62. Xie, Y. Particle size control, sinterability and piezoelectric properties of BaTiO 3 prepared by a novel composite-hydroxide-mediated approach / Y. Xie, T. Kimura, S. Yin [et al.] // Materials Sciences and Applications. ― 2011. ― Vol. 2, № 7. ― P. 758‒764.
63. Fathi, M. H. Two-step sintering of dense, nanostructural forsterite / M. H. Fathi, M. Kharaziha // Mater. Lett. ― 2009. ― Vol. 63, № 17. ― P. 1455‒1458.
64. Karaki, T. Barium titanate piezoelectric ceramics manufactured by two-step sintering / T. Karaki, K. Yan, M. Adachi // Jpn. J. Appl. Phys. ― 2007. ― Vol. 46, № 10B. ― P. 7035‒7038.
65. Rafferty, A. Sintering behaviour of cobalt ferrite ceramic / A. Rafferty, T. Prescott, D. Brabazon // Ceram. Int. ― 2008. ― Vol. 34, № 1. ― P. 15‒21.
66. Wang, X.-H. New progress in development of ferroelectric and piezoelectric Nanoceramics (Review) / X.-H. Wang, I-Wei Chen, X.-Y. Deng [et al.] // J. Adv. Ceram. ― 2015. ― Vol. 4, № 1. ― P. 1‒21.
67. Hesabi, Z. R. Enhanced electrical conductivity of ultrafine-grained 8Y2 O 3 stabilized ZrO 2 produced by two-step sintering technique / Z. R. Hesabi, M. Mazaheri, T. Ebadzadeh // Alloys Compd. ― 2010. ― Vol. 494, № 1. ― P. 362‒365.
68. Hao, J. G. Improved piezoelectric properties of (Kx Na1‒ x )0,94 Li0,06 NbO 3 lead-free ceramics fabricated by combining two-step sintering / J. G. Hao, W. F. Bai, B. Shen [et al.] // Alloys Compd. ― 2012. ― Vol. 534. ― P. 13‒19.
69. Salahi, E. Effect of processing on mechanical properties of zirconia alumina hydroxyapatite nanocomposites fabricated by two-step sintering / E. Salahi, M. Alidoustib, S. Isafi [et al.] // Proceedings of the 4th international conference on nanostructures (ICNS4). 12‒14 March, 2012, Kish Island, I.R. Iran. ― P. 266‒269.
70. Moon, S.-M. Nanostructural and physical features of BaTiO 3 ceramics prepared by two-step sintering / S.-M. Moon, X. Wang, N.-H. Cho // J. Ceram. Soc. Jpn. ― 2009. ― Vol. 117, № 1366. ― P. 729‒731.
71. Wang, C.-J. Two-step sintering of fine alumina–zirconia ceramics / C.-J. Wang, C.-Y. Huang, Y.-C. Wu // Ceram. Int. ― 2009. ― Vol. 35, № 4. ― Р. 1467‒1472.
72. Lóh, N. J. A review of two-step sintering for ceramics / N. J. Lóh, L. Simão, C. A. Faller [et al.] // Ceram. Int. ― 2016. ― Vol. 142. ― P. 12556‒12572.
73. Maeda, M. Fabrication and superconducting properties of highly dense MgB 2 bulk using a two-step sintering method / M. Maeda, Y. Zhao, Y. Watanabe [et al.] // IEEE Trans. Appl. Superconductivity. ― 2009. ― Vol. 19, № 3. ― P. 2763‒2766.
74. Kim, K.-W. Preparation of fine grained SiC at reduced temperature by two-step sintering / K.-W. Kim, K.-S. Oh, H. Lee [et al.] // Archives of Metallurgy and Materials. ― 2015. ― Vol. 60, № 2. ― P. 1539‒1542.
Supplementary files
For citation: Belyakov A.V. High-density micro- and nanogranular ceramics. Transition of open pores to closed ones. Part 3. Sintering of workpieces without external pressure. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2020;(1):39-50. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2020-1-39-50
Refbacks
- There are currently no refbacks.