Вплив термічної обробки вихідних порошків на консолідацію матеріалів на основі Al₂O₃, зміцненого твердим розчином ZrO₂

Анотація

Досліджено вплив температури термічної обробки вихідних порошків в інтервалі 400–1450 °С на консолідацію ZTA-композитів, в яких у твердій матриці на основі Al₂O₃ дисперговані частинки твердого розчину на основі ZrO₂ (Y₂O₃, CeO₂) з високою в’язкістю руйнування. Порошки для створення ZTA-композитів складу, % (мас.): 90 Al₂O₃–10 (ZrO₂ (Y₂O₃,CeO₂)) (90 AZК) та 70 Al₂O₃–30 (ZrO₂ (Y₂O₃,CeO₂)) (70 AZК), ¾ одержано комбінованим методом гідротермального синтезу / механічного змішування. При консолідації використано холодне одновісне пресування та спікання на повітрі при 1600 °С протягом 1,5 год. Спечені матеріали досліджено методами рентгенофазового аналізу та растрової електронної мікроскопії. Встановлено, що характер ущільнення композитів  пов’язаний з крихкою руйнацією “твердих” спечених агломератів (у випадку 90 AZК) та проявом ефекту пластичної деформації (у випадку 70 AZК). Спікання композитів 90 AZК та 70 AZК супроводжується фазовими переходами ZrO₂, аномальним ростом зерен Al₂O₃ та проявом ефекту “зонального відокремлення”. Ефект пінінгу Зінера в композитах 70 AZК призводить до гальмування аномального росту зерен Al₂O₃. Підвищена поруватість композитів 90 AZК обумовлена бімодальним розподілом агломератів вихідних порошків за фактором форми. Твердість за Віккерсом зразків 90 AZК змінюється від 6,4 до 4,4 ГПа, а зразків 70 AZК — від 10,3 до 7,2 ГПа. Зниження твердості композитів 90 AZК спричинене утворенням поруватої мікроструктури двох масштабів. Показано, що топохімічна пам’ять кераміки визначає умови мікроструктурного проєктування високотехнологічних ZTA-композитів інструментального, конструкційного та функціонального призначень з необхідним комплексом властивостей.