ВПЛИВ ВМIСТУ ТВЕРДОГО РОЗЧИНУ НА ОСНОВI ZrO₂ НА ФІЗИКО-ХIМIЧНI ВЛАСТИВОСТI ПОРОШКIВ СИСТЕМИ  Al₂O₃–ZrO₂–Y₂O₃–CeO₂

Анотація

Вперше гідротермальним синтезом у лужному середовищі одержано нанокристалічні порошки на основі Al₂O₃ iз різним вмістом ZrO₂ для створення ZTA-ком­по­зитів, у яких в жорсткій матриці на основі Al₂O₃ дисперговано частинки твердого розчину на основі ZrO₂, сумісно легованого оксидами церію та ітрію. Для дослідження фізико-хімічних властивостей обрано порошки складів, % (мас.): 90 Al₂O₃–10 ZrO₂ (Y₂O₃, CeO₂) і 58,5 Al₂O₃–42,5 ZrO₂ (Y₂O₃, CeO₂). Твердий розчин на основі ZrO₂ мав склад, % (мол.): 90 ZrO₂–2 Y₂O₃–8 СеО₂. Вказані порошки піддавали термічній обробці в інтервалі 400–1450 °С і досліджували методами рентгенофазового, диференційно–термічного аналізу та електронної мікроскопії. Питому поверхню порошку визначено методом БЕТ. Розмір первинних частинок визначено за формулою Шеррера. Для обробки результатів дослідження морфології використано програму АМІС (“Автоматичний аналізатор мікроструктури”). Показано, що фазові перетворення та активне спікання ZTA-порошків обумовлюють особливості залежностей розміру первинних частинок та питомої поверхні від температури термічної обробки. При збільшенні вмісту ZrO₂ знижується температура фазового перетворення F–ZrO₂ →Т–ZrO₂, підвищується вірогідність утворення М–ZrO₂ та змінюється послідовність фазових перетворень Al₂O₃ після розкладання бьоміту. Характер зміни морфології та залежності питомої поверхні порошків в процесі термічної обробки свідчать про їх підвищену активність до спікання. Досліджено залежності фактору форми нанокристалічних порошків 90AZG та 58,5AZG від температури термічної обробки. Вихідні нанодисперсні порошки 90AZG та 58,5AZG мають подібний розподіл агломератів за фактором форми. В них переважають агломерати округлої форми та багатогранні агломерати правильної форми. Встановлено, що закономірності зміни фактору форми агломератів з температурою є виявом ефекту “топохімічної пам’яті” порошків. Досліджено механічні властивості зразків, спечених із гідротермальних нанокристалічних порошків 90AZG та 58,5AZG. Показано, що при збільшенні вмісту ZrO₂ мікротвердість ZTA-композитів знижується від 195 до 160 МПа, критичний коефіцієнт в’язкості руйнування К_Iс підвищується від 6 до 8 МПа × м^0,5, твердість за Віккерсом зменшується від 8,3 до 5,6 ГПа. Удосконалення методів консолідації ZTA-композитів дозволить одержувати матеріали інструментального, конструкційного та функціонального призначення з необхідним комплексом властивостей.