Зав.отделом: АКИМОВ Геннадий Яковлевич,
кандидат физико-математических наук
(062) 311-77-63
Направления научных исследований: Создание фундаментальных основ технологий изготовления нанокристаллических керамических материалов. Экспериментальная разработка и изготовление нанокристаллических оксидных керамик. Исследование физико-механических и электро-физических свойств керамики на основе диоксида циркония. Разработка принципов управления свойствами керамики и способов формообразования изделий из нее.
Основные результаты
Обнаружено, что холодное изостатическое прессование (ХИП) нанокристаллических порошков частично стабилизированного иттрием циркония (ЧСДЦ) вызывает мартенситное превращение тетрагональной фазы в моноклинную.
Показано, что ХИП нанокристаллических порошков существенно снижает температуру спекания ЧСДЦ-керамики с одновременным улучшением ее физико-механических характеристик. Полученная с использованием этого эффекта нанокристаллическая керамика обладает рекордно высоким комплексом физико-механических свойств: плотность – 5,98 г/см3 (99% от теоретической), прочность при испытании на трехточечный изгиб – 1500 МПа, трещиностойкость – 18 МПа·м1/2, средний размер зерна – 200 нм. Установлено, что прочность ЧСДЦ-керамик определяется не размером зерна и плотностью, а степенью тетрагональности тетрагональной фазы, локализованной на поверхности испытаваемого образца. Чем больше степень тетрагональности тетрагональной фазы, тем выше прочность материала.
Показано, что полнота механически активированного мартенситного превращения ЧСДЦ-керамики существенно зависит от времени действия механической нагрузки. Обнаружено, что высокое гидростатическое давление существенно снижает полноту механически активированного мартенситного превращения тетрагональной фазы в моноклинную. Показано, что этот эффект обусловлен затруднением превращения, поскольку оно идет с увеличением объема на 9%.
Впервые обнаружены температурно и частотно зависимые пики низкочастотного внутреннего трения в ЧСДЦ-керамике в интервале температур 273 – 373 К, обусловленные релаксацией напряжений на границах двойников и доменов.
Экспериментально обнаружено проявление эффекта Горского (восходящая диффузия точечных дефектов в поле напряжения) в ионной проводимости твердого электролита на основе полностью стабилизированного ZrO2.
Прикладные исследования
Разработана лабораторная технология изготовления керамических изделий из нанокристаллических оксидных порошков с применением ХИП. С использованием этой технологии по заказу фирмы CERATEC technical ceramics BV (Нидерланды) изготовлены 500 технических ножей из ЧСДЦ-керамики и по заказу НПО «ЭТАЛОН» (Украина) – 450 подшипников скольжения для станков фирм «ATOMAT» (Италия) и «ГЕРКУЛЕС» (Германия). Разрабатывается технология изготовления из ЧСДЦ-керамики шаровых элементов искусственных протезов тазобедренных суставов человека и керамических скальпелей. Получен керамический материал на основе Y-ЧСДЦ с высокой термостойкостью, необходимый для высокотемпературных датчиков кислорода многоразового использования и других долговечных твердых электролитов.
Научное сотрудничество
Институты НАН Украины: (ИПМ, ИСМ, ИПП), ДГХТУ (МОН), ВГГМК (Министерство промышленной политики Украины).
Избранные публикации
1. Г.Я.Акимов, В.М.Тимченко, И.В Горелик. Особенности фазовых превращений в мелкодисперсном диоксиде циркония, деформированном высоким гидростатическим давлением. Физика твердого тела 36 (12), 3582 (1994).
2. Г.Я.Акимов. Явление самодеформирования при гидростатическом сжатии порошков, состоящих из ионноковалентных монокристаллов субмикронного размера. Физика твердого тела 38 (2), 654 (1996).
3. Г.Я.Акимов, В.И.Барбашов. Особенности разрушения гидростатически сжатого диоксида циркония. Физика твердого тела 38 (6), 1820 (1996).
4. Г.Я.Акимов, В.М.Тимченко. Влияние скорости нагружения на механические свойства поликристаллического твердого раствора ZrO2 – 3 mol % Y2O3. Физика твердого тела 39, 880 (1997).
5. Г.Я. Акимов. Холодное изостатическое прессование как способ получения керамических изделий с высоким уровнем физико-механических свойств. Огнеупоры и техническая керамика, 8, 21 (1998).
6. Г.Я.Акимов, В.М.Тимченко. Влияние скорости деформирования и предварительного нагружения на трещиностойкость керамики на основе ZrO2. Проблемы прочности 5, 123 (2002). 7. G.A. Marinin, V.N.Varyukhin, O.N.Potapskaya. Low-Frequency Internal Friction of Policrystalline ZrO2+ 4mol%Y2O3 in the temperature Range. Physics of the Solid State 44 (7), 1323 (2002).
8. Г.Я.Акимов, Г.А.Маринин, В.Ю.Каменева. Эволюция фазового состава и физико-механических свойств керамики ZrO2 + 4mol%Y2O3. ФТТ 2 (46), 250 (2204).
9. В.И.Барбашов, Ю.А.Комыса. Механоэектрический эффект в твердых электролитах. ФТТ 2 (47), 229 (2005).
Scientific composition of department
| Зав.отделом, | АКИМОВ Геннадий Яковлевич | |
| кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник | (062) 311-77-63 |
