Универзитет у Београду
Технолошко-металуршки факултет
ИСПИТИВАЊЕ УСЛОВА ТЕРМИЧКЕ ОБРАДЕ
АЛУМИНИЈУМОКСИДНИХ ВЛАКАНА
ФОРМИРАНИХ У ЕЛЕКТРИЧНОМ ПОЉУ
ДИПЛОМСКИ РАД
Ана Живковић
Садржај :
Извод
Abstract
Увод
1. Kласификација материјала ..................................................................................................1
2. Композитни материјали .......................................................................................................2
3. Керамичка влакна .................................................................................................................3
3.1. Својства керамичких влакана ...................................................................................... 3
3.1.1. Поређење својстава оксидних и неоксидних керамичких влакана ................3
3.2. Примена керамичких влакана ......................................................................................3
3.3. Добијање керамичких влакана .....................................................................................5
3.4. Керамичка влакна на бази Al
2
O
3
................................................................................... 5
4. Алуминијум-оксид ............................................................................................................... 7
4.1. Структура и својства оксида алуминијума .................................................................8
4.1.1. α- Al
2
O
3
.................................................................................................................. 8
4.1.2. γ- Al
2
O
3
.................................................................................................................. 9
4.1.3. η- Al
2
O
3
................................................................................................................ 11
4.1.4. χ- Al
2
O
3
................................................................................................................ 12
4.1.5. δ- Al
2
O
3
................................................................................................................12
4.1.6. κ- Al
2
O
3
................................................................................................................12
4.2. Примена прелазних фаза алуминијум-оксида...........................................................12
5. Топлотна обрада керамичких влакана..............................................................................14
5.1. Фазне трансформације АН и АОН фаза ...................................................................14
5.2. Основни процеси који прате синтеровање керамичких влакана ............................17
5.3. Теоријски модели за синтеровње честица ................................................................18
6. Нанотехнологија .................................................................................................................19
6.1. Примена наноматеријала ............................................................................................19
6.2. Добијање материјала наноструктурног типа ............................................................20
6.2.1. Механохемијске методе ....................................................................................21
6.2.2. Синтеза из парне фазе .......................................................................................22
6.3.3. Синтеза из течне фазе ....................................................................................... 23
7. Добијање нановлакана алуминијум-оксида .....................................................................24
7.1. Електроспининг ...........................................................................................................24
7.1.1. Примена електроспинованих влакана .............................................................24
7.1.2. Процес електроспининга ..................................................................................25
7.1.3. Фазе наелектрисаног раствора .........................................................................26
7.2. Методе за карактеризацију влакана ..........................................................................29
7.2.1. Скенирајућа електронска микроскопија .........................................................29
7.2.2. Рентгенска дифракција .....................................................................................30
8. Експериментални део ........................................................................................................ 31
8.1. Материјали ...................................................................................................................31
8.1.1. Избор хемијске концепције за припрему влакана .........................................31
8.2. Припрема влакана .......................................................................................................32
8.3. Карактеризација .......................................................................................................... 33
8.4. Резултати и дискусија .................................................................................................33
Закључак..................................................................................................................................36
Литература .............................................................................................................................. 37
Увод
Корунд је један од врло важних керамичких материјала због својих механичких
особина, а у форми нановлакана је врло добар кандидат за функцију ојачања металних,
керамичких или полимерних матрикс композита, као и за припрему неплетених
материјала, с обзиром да поседује добру хемијску стабилност и пожељну
микроструктуру. Када су честице врло фине, њихов утицај на механичка својства
композита је врло важан, чак и када је додата врло мала количина влакана.
Алуминијум-оксид има неколико кристалних облика, а облик корунда је један од
најпожељнијих облика за појачање композитних материјала због својих механичких
својстава. Хемијска својства корунда су такође повољна, јер је тај материјал хемијски
стабилан, а и може се користити на високим температурама. Прекурсорска влакна се
могу добити на неколико начина коришћењем неколико различитих прекурсорких
материјала, као што су алкоксиди, раствори соли или раствори полимера.
Електроспининг је једна од метода стварања врло финих влакана и омогућава
лабораторијску производњу материјала који имају врло фине димензије. Број
публикација везаних за електроспининг је увећан у претходних пар година и тај метод
постаје широко коришћен због могућности контроле пречника влакана подешавањем
услова апаратуре. Због тога је овај метод изабран за припрему прекурсора керамичких
алуминијум-оксидних влакана.
Коришћење алуминијум-хлорид хидроксида је изабрано због ниске цене материјала
који омогућава производњу керамичких влакана коришћењем добро контролисаног
процеса.
