Sinterovani sistemi na bazi nano prahova teških metala i glinice

Abstract

Ultra fini i nanokompozitni prahovi na bazi bakra, srebra i glinice mogu se vrlo uspešno koristiti za dobijanje disperzno ojačanih sinterovanih polikristalnih materijala sa submikronskom, odnosno nanokristalnom strukturom, koje karakteriše dobra kombinacija električna svojstva-mehanička svojstva, i koji nalaze široku primenu u oblasti elektronike i elektrotehnike. U skladu sa tim, u okviru ove doktorske disertacije dat je prikaz rezultata istraživanja dobijenih pri izučavanju sinterovanih sistema na bazi ultra finih i nano prahova teških metala i glinice. Sinteza dvokomponentnog nanokompozitnog Cu-Al2O3 praha izvršena je termohemijskim postupkom, polazeći od vodenih rastvora Cu(NO3)2 i Al(NO3)3, kao i mehaničkim legiranjem komercijalnog praha bakra dobijenog elektrolitičkim postupkom i prethodno sintetisane glinice sol-gel metodom. Trokomponentni Cu-Ag-Al2O3 prah dobijen je mehaničkim legiranjem prethodno sintetisanog nanokompozitnog Cu-Al2O3 praha termohemijskim postupkom i praha srebra dobijenog hemijskim putem, odnosno Cu-Ag praha dobijenog termohemijskim postupkom. Nakon karakterizacije dobijenih prahova, koja je obuhvatila hemijsku analizu, diferencijalnotermijsku i termogravimetrijsku (DT/TG) analizu, rendgenostrukturnu analizu (RDA), određivanje specifične površine čestica, nasipne gustine, tečljivosti, oblika, veličine i raspodele veličine čestica, kao i mikrostrukturna ispitivanja skanirajućom elektronskom mikroskopijom (SEM) i analitičkom elektronskom mikroskopijom (AEM) povezanom sa energetskom disperzivnom spektroskopijom (EDS), vršeno je presovanje prahova pritiskom presovanja od 500MPa. Sinterovanje dobijenih uzoraka Cu-Al2O3 sistema vršeno je u atmosferi vodonika u izotermskim uslovima u temperaturnom opsegu 800-1000oC u toku 15-120 minuta. Trokomponentni Cu-Ag-Al2O3 sistem sinterovan je u atmosferi vodonika u temperaturnom opsegu 600-800oC u toku 15-120 minuta. Karakterizacija dobijenih sinterovanih sistema obuhvatila je ispitivanja gustine, relativne promene zapremine, električnih i mehaničkih svojstava, kao i ispitivanja mikrostrukture skanirajućom elektronskom mikroskopijom (SEM), energetskom disperzivnom spektroskopijom (EDS), transmisionom elektronskom mikroskopijom (TEM) i transmisionom elektronskom mikroskopijom visoke rezolucije (HRTEM), ispitivanja metodom fokusiranja snopa jona (FIB – Focused Ion Beam) i ispitivanja selktovanih difrakcionih polja (SADP – Selected Area Diffraction Pattern). Dobijeni nanokompozitni prahovi, čija je struktura uz izvesne promene očuvana u strukturi krajnjeg proizvoda, obezbedili su dobijanje sinterovanih sistema sa homogenom raspodelom disperzoida, izuzetnim efektima ojačavanja i dobrom kombinacijom mehanička-električna svojstva. Uporednom analizom svojstava dobijenih sinterovanih sistema uočljivo je da su kod sistema na bazi Cu-Al2O3 nanokompozitnog praha sintetisanog temohemijskim postupkom u odnosu na ostale ispitivane sisteme postignuti značajniji efekti ojačavanja uz strukturnu stabilizaciju sistema na nižim temperaturama i u toku kraćih vremena sinterovanja.