ВПЛИВ ТЕРМІЧНОЇ ОБРОБКИ НА ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО ПОРОШКУ  СИСТЕМИ ZrO₂–Y₂O₃–CeO₂–Al₂O₃–СоО

Анотація

Визначено особливості зміни фазового складу, питомої поверхні та морфології структурних складових ультрадисперсного порошку 70ZA30CoA, % (мас.): 70 (90 ZrO₂(3 Y₂O₃, 2 CeO₂)−10 Al₂O₃)–30 CoAl₂O₄, одержаного комбінованим методом гід­­ро­­термального синтезу та механічного змішування, в процесі термічної обробки до 1300 °С. Дослідження проведено методами рентгенофазового аналізу, растрової та просвітлювальної електронної мікроскопії, петрографії, а також методом теплової адсорбції азоту. Встановлено, що утворення CoAl₂O₄ у процесі термічної обробки порошку 70ZA30CoA супроводжується зворотним фазовим перетвореннями Т-ZrO₂ → М-ZrO₂ → Т-ZrO₂: в інтервалі 850–1000 °С вміст М-ZrO₂ збільшується від 15 до 46%, а при подальшому підвищенні температури до 1150 °С — зменшується до 13%. Процес супроводжується незначним укрупненням первинних частинок Т-ZrO₂, при цьому розмір первинних частинок М-ZrO₂ майже не змінюється. Вказане фазове перетворення обумовлено зниженням вільної енергії термодинамічно нерівноважної системи, якою є ультрадисперсний порошок 70ZA30CoA. Фазовий склад впливає на зміну кольору порошку 70ZA30CoA у послідовності: сірий → сіро-блакитний → насичено-голубий → яскраво-синій. Результати дослідження морфології структурних складових показали, що утворення CoAl₂O₄ та зворотнє фазове перетворення Т-ZrO₂ → М-ZrO₂ супроводжуються зміною форми, розпушенням і подальшим спіканням агломератів. Виникнення ланцюгоподібних з’єднань агломератів різноманітних розмірів та форми показує високу активність до спікання порошку 70ZA30CoA при 1300 °С. Зменшення питомої поверхні з 46 до 1 м²/г та характер її залежності від температури термічної обробки обумовлені розвитком трьох процесів структурних перетворень: утворенням CoAl₂O₄, фазовими переходами твердого розчину на основі ZrO₂ та спіканням вільно насипаного порошку 70ZA30CoA. Встановлені закономірності мають фундаментальне значення для мікроструктурного проектування композитів на основі ZrO₂, зокрема матеріалів системи ZrO₂−Y₂O₃−CeO₂−Al₂O₃−СоО синього та інших кольорів, для різноманітних прикладних застосувань.