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

   
М.Я. Головчук 2,
    

1 Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України , вул. Омеляна Пріцака, 3, Київ, 03142, Україна
2 Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАНУ, Львів, Україна
smirnovazamkova@ukr.net

Порошкова металургія - Київ: ІПМ ім.І.М.Францевича НАН України, 2021, #03/04
http://www.materials.kiev.ua/article/3208

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 підвищується від 6 до 8 МПа × м0,5, 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.


ZTA-КОМПОЗИТИ, ГІДРОТЕРМАЛЬНИЙ СИНТЕЗ У ЛУЖНОМУ СЕРЕДОВИЩІ, НАНОКРИСТАЛІЧНИЙ ПОРОШОК, СИСТЕМА AL2O3—ZRO2 (Y2O3, СЕО2), ТВЕРДИЙ РОЗЧИН НА ОСНОВІ ZRO2, ФАКТОР ФОРМИ