ВПЛИВ СКЛАДУ ТВЕРДОГО РОЗЧИНУ НА ОСНОВІ ZrO₂ НА НИЗЬКОТЕМПЕРАТУРНУ ФАЗОВУ СТАБІЛЬНІСТЬ МАТЕРІАЛІВ СИСТЕМИ ZrO₂−Y₂O₃−СеО₂

Анотація

Досліджено низькотемпературну фазову стабільність матеріалів системи ZrO₂−Y₂O₃−СеО₂ складу, % (мол.): 97 ZrO₂–3 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. Для визначення фазової стабільності використано метод прискореного старіння у гідротермальних умовах протягом 7 та 14 год. Критерій оцінки — кількість фази М-ZrO₂, яка утворилася в зразках у процесі витримки в гідротермальних умовах. Властивості матеріалів досліджено методами рентгенофазового аналізу та електронної мікроскопії. Визначено, що після першого та другого циклів старіння фазове перетворення Т-ZrO₂ → М-ZrO₂ пройшло різною мірою у всіх зразках, окрім 88 ZrO₂–12 CeO₂. Найменша кількість М-ZrO₂ утворилась у зразку складу 90 ZrO₂–2 Y₂O₃–8 CeO₂. Після обох циклів старіння фрактограми зразків 90 ZrO₂–2 Y₂O₃–8 CeO₂ та 88 ZrO₂–12 CeO₂ не зазнали істотних змін. При сумісній стабілізації ZrO₂ оксидами ітрію та церію фазове перетворення Т-ZrO₂ → М-ZrO₂ у процесі старіння контролюється як кількістю кисневих вакансій, обумовлених присутністю Y₂O₃, так і напруженнями, які виникають через присутність СеО₂ у складі твердих розчинів. При збільшенні вмісту СеО₂ у твердих розчинах на основі ZrO₂ зменшується кількість кисневих вакансій, що уповільнює швидкість дифузії води та підвищує низькотемпературну фазову стабільність матеріалів системи ZrO₂−Y₂O₃− СеО₂. Показано ефективність використання складів 90 ZrO₂–2 Y₂O₃–8 CeO₂ та 88 ZrO₂–12 CeO₂ для мікроструктурного проєктування матеріалів медичного призначення з підвищеною стабільністю до низькотемпературної деградації властивостей у вологому середовищі.