Вплив термічної обробки в інтервалі 400−1300 °С на властивості нанокристалічних порошків

Анотація

Досліджено властивості нанокристалічних порошків складу, % (мол.): 97 ZrO₂–Y₂O₃; 95 ZrO₂–3 Y₂O₃–2 CeO₂; 92,5 ZrO₂–2,5 Y₂O₃–5 CeO₂; 90 ZrO₂–2 Y₂O₃–8 CeO₂; 88 ZrO₂–12 CeO₂, одержаних методом гідротермального синтезу в лужному середовищі з сумісно осадженої суміші гідроксидів, що мала залишкову вологість 15–20%. Властивості порошків визначено методами рентгенофазового аналізу (РФА), електронної мікроскопії, БЕТ, петрографії. Встановлено, що в порошках після гідротермального синтезу утворився метастабільний F-ZrO₂. За даними РФА, фазове перетворення F-ZrO₂ ® Т-ZrO₂ розпочинається при 700 °С та завершується при 850–1000 °С. Кристалооптичні характеристики порошків вказують на те, що означений фазовий перехід починається вже при 400 °С. Особливості зміни об’ємів елементарних комірок F-ZrO₂ та Т-ZrO₂ пов’язані зі спотворенням кристалічних ґраток внаслідок дії різних механізмів при сумісній стабілізації твердого розчину на основі ZrO₂, а також із співвідношенням Y₂O₃ та СеО₂ у твердому розчині. При сумісній стабілізації ZrO₂ збільшується ступінь тетрагональності порошків. Утворення Т-ZrO₂, здатність якого до фазового переходу Т-ZrO₂ ® М-ZrO₂ збільшується, підвищує ефективність механізму трансформаційного зміцнення в керамічних матеріалах на основі твердих розчинів ZrO₂ (Y₂O₃, СеО₂). Морфологія порошків змінюється топологічно безперервно, а розмір їх первинних частинок до 1150 °С майже не збільшується. Характер зміни питомої поверхні порошків (від 153 до 2 м²/г) обумовлений фазовим переходом F-ZrO₂ ® Т-ZrO₂ та їх активністю до спіканням вище 1000 °С.