ВПЛИВ ТЕРМІЧНОЇ ОБРОБКИ НА СТРУКТУРУ ТА ФАЗОВИЙ СКЛАД НАНОДИСПЕРСНОГО ПОРОШКУ НА ОСНОВІ ТВЕРДОГО РОЗЧИНУ ZrO₂

Анотація

Нанодисперсний порошок складу, % (мол.): 90 ZrO₂–2 Y₂O₃–8 СеO₂, одержано методом гідротермального синтезу у лужному середовищі та термічно оброблено в інтервалі температур 400–1300 °С. Властивості порошків досліджено методами рентгенофазового аналізу (РФА), електронної мікроскопії, зокрема високої роздільної здатності, петрографії та БЕТ. За даними РФА, після гідротермального синтезу утворюється низькотемпературний метастабільний кубічний твердий розчин на основі ZrO₂ (F-ZrO₂). За даними петрографії та електронної мікроскопії визначено, що утворення Т-ZrO₂ починається вже в процесі гідротермального синтезу. Фазове перетворення F-ZrO₂ → Т-ZrO₂ завершується в інтервалі 700‒850 °С. Певні частинки Т-ZrO₂ характеризуються двійниковою субструктурою. Об’єм елементарної комірки Т-ZrO₂ монотонно збільшується від 133,58 • 10^–3 нм³ до 137,09•10^–3 нм³, а ступінь тетрагональності — від 1,0033 до 1,0140. Утворення M-ZrO₂ не зафіксовано. Питома поверхня порошку в процесі термічної обробки зменшується від 94 до 2 м²/г. Розмір первинних частинок одержаного порошку (5–10 нм) майже не змінюється після термічної обробки до 1150 °С. Твердість за Вікерсом матеріалу з порошку, обробленого при 850 °С, становить 3,1 ГПа, критичний коефіцієнт вʼязкості руйнування K_Iс = 8,4 MПа • м^1/2. Збереження в процесі термічної обробки порошку тетрагональної структури (Т-ZrO₂), яка має здатність до мартенситного фазового перетворення Т-ZrO₂ → М-ZrO₂, та одержані характеристики міцності відкривають шляхи для мікроструктурного проектування смартматеріалів, у тому числі з ефектом памʼяті форми, системи ZrO₂‒Y₂O₃‒СеO₂.