Sections
Personal tools
Personal tools

Наші Координати: Україна, 03142, м.Київ, вул. Кржижановського, 3 | тел: +380(44)390-87-51, +380(44)390-87-57 | факс: +380(44)390-87-51

Фізична хімія неорганічних матеріалів і дисперсних систем

51. Відділ функціональної кераміки на основі рідкісних земель


Голова відділу - Корнієнко Оксана Анатоліївна Email:


Основні напрямки наукової діяльності

  • Фундаментальні дослідження фазових рівноваг в системах оксидів вищої вогнетривкості (з температурою плавлення вище за 2000 °С), закономірності кристалізації евтектичних та навколо-евтектичних сплавів, мартенситних перетворень, вивчення структури і властивостей фаз.

  • Найкращі результати


    2017 рік

    ФАЗОВІ РІВНОВАГИ ТА ДІАГРАМИ СТАНУ СИСТЕМ НА ОСНОВІ РІДКИХ ЗЕМЕЛЬ ЯК ФІЗИКО-ХІМІЧНА ОСНОВА СТВОРЕННЯ ТЕКСТУРОВАНОЇ КЕРАМІКИ БАГАТОФУНКЦІОНАЛЬНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ

    Вперше вивчено фазові рівноваги та властивості твердих розчинів в потрійних системах CeO2-La2O3-Sm2O3 при 1250 °С, La2O3-Y2O3(Lu2O3)-Eu2O3 при 1500 °С та подвійних системах La2O3-Ln2O3 (Ln = Sm, Eu, Gd) при 1250 °С у всьому інтервалі концентрацій. Побудовано 7 потрійних систем CeO2-La2O3-Ln2O3, ZrO2-La2O3-Ln2O3 (Ln = Sm, Eu, Gd, Er, Dy, Yb), La2O3-Y2O3-Nd2O3 та 9 подвійних систем CeO2-Ln2O3, La2O3-Ln2O3 (Ln = Sm, Eu, Gd, Er, Dy, Yb). Визначено границі розчинності, параметри та об"єми елементарних комірок утворених в системах фаз. Встановлено основні закономірності будови діаграм стану в рядах систем CeO2-Ln2O3-Ln´2O3, CeO2-Ln2O3 та La2O3-Ln2O3 в залежності від іонного радіусу Ln3+. Представлені результати є довідниковим матеріалом та будуть використані для створення технологій отримання нових матеріалів функціонального та конструкційного призначення (О.А.Корнієнко, О.В.Чудінович, А.В.Самелюк, О.І.Биков)

    НОВІ КЕРАМІЧНІ МАТЕРІАЛИ ДЛЯ ТЕПЛОЗАХИСНИХ ПОКРИТТІВ

    Вперше отримано зразки прототипів матеріалів на основі систем ZrO2-Y2O3(La2O3)-Ln2O3 (Ln = La, Nd, Gd, Yb), вивчено фазові рівноваги в потрійних системах при 1100, 1500, 1600 °С в усьому інтервалі концентрацій для розробки фізико-хімічних основ створення теплозахисних покриттів нового покоління з покращеними функціональними та конструкційними властивостями. В результаті побудовано ізотермічні перерізи діаграм стану систем ZrO2-La2O3(Y2O3)-Gd2O3 при 1500, 1600 °С. Встановлено, що для вказаних систем характерно утворення областей твердих розчинів на основі тетрагональної (Т), кубічної із структурою типу флюориту (F) модифікацій ZrO2, гексагональної (А), моноклінної (В), кубічної (С) модифікацій оксидів РЗЕ, а також упорядкованої фази типу пірохлору Ln2Zr2O7 (Py). Показано, що в системі ZrO2-La2O3-Gd2O3 при 1600 °С існує обмежена область гомогенності упорядкованої фази Gd2Zr2O7, однак із зниженням температури до 1500 °C утворюється неперервний ряд твердих розчинів типу пірохлору, який при подальшому зниженні температури збільшується. Широкі області існування фази типу пірохлору надають можливість вибору складу для отримання теплозахисних покриттів. Для поліпшення властивостей керамічного шару YSZ теплозахисного покриття розроблено оптимальні склади композиційних матеріалів леговані оксидами РЗЕ (Nd2O3, Gd2O3, Yb2O3, La2O3). З будови ізотермічних перерізів діаграм стану вивчених систем визначено оптимальний температурний режим отримання матеріалів певного фазового складу для теплозахисних покриттів (О.А.Корнієнко, О.В.Чудінович, М.С.Яковлева, А.В.Рагуля)


    2016 рік

    ФАЗОВІ РІВНОВАГИ В СИСТЕМАХ ОКСИДІВ РЗЕ, ZrO2 ТА РОЗРОБКА БАГАТОФУНКЦІОНАЛЬНИХ КЕРАМІЧНИХ МАТЕРІАЛІВ ІОННИХ ПРОВІДНИКІВ І ОПТИЧНО ПРОЗОРОЇ КЕРАМІКИ НОВОГО ПОКОЛІННЯ

    У рамках виконання роботи в 2016 р. вперше вивчено фазові рівноваги та властивості твердих розчинів в потрійних системах CeO2-La2O3-Sm2O3 (Eu2O3, Gd2O3), La2O3-Y2O3-Nd2O3 при 1500 °С та подвійних системах CeO2-Ln2O3, La2O3-Ln2O3 (Ln = Sm, Eu, Gd, Er, Dy, Yb) у всьому інтервалі концентрацій. Побудовано діаграми стану зазначених систем.
    Зразки готували з концентраційним ступенем 1-5 мол. % із розчинів нітратів з послідуючим випарюванням та розкладом нітратів на оксиди шляхом прожарювання при 1200 °С (2 год). Фазовий склад зразків досліджено методами рентгенівського і мікроструктурного аналізів. Рентгенофазовий аналіз зразків виконано за методом порошку на установках ДРОН-1.5 та ДРОН-3 при кімнатній температурі (CuКα - випромінювання). Періоди кристалічних ґраток розраховано за методом найменших квадратів з використанням програми LATTIC з похибкою не нижче 0,0002 нм для кубічної фази. Для визначення фазового складу використано базу даних Міжнародного комітету порошкових стандартів (JSPDS International Center for Diffraction Data 1999). Склад зразків контролювали за допомогою спектрального і хімічного аналізу вибірково. Мікроструктури вивчали на шліфах випалених зразків з використанням даних локального рентгеноспектрального аналізу (ЛРСА), виконаного на установках SUPERPROBE-733 (JEOL, Japan, Palo Alto, CA) та JAMP-9500F (Oxford Instruments) у зворотно відбитих електронах (BSE та СОМРО) і у вторинних електронах (SE).
    Побудовано 7 потрійних систем CeO2-La2O3-Ln2O3, ZrO2-La2O3-Ln2O3 (Ln = Sm, Eu, Gd, Er, Dy, Yb), La2O3-Y2O3-Nd2O3та 9 подвійних систем CeO2-Ln2O3, La2O3-Ln2O3 (Ln = Sm, Eu, Gd, Er, Dy, Yb). Встановлено, що для досліджених систем характерно утворення областей твердих розчинів на основі тетрагональної (Т), кубічної із структурою типу флюориту (F) модифікацій ZrO2, гексагональної (А), моноклінної (В), кубічної (С) модифікацій оксидів РЗЕ, а також упорядкованих фаз типу пірохлору Ln2Zr2O7 (Py) та перовскиту (R), що розділені між собою двофазними (А+Py), (A+F), (A+B), (A+C), (B+ F), (R+C), (R+B), (Py+F), (T+F), (Py+T), (B+C), (C+F) та трифазними (A+F+Py), (A+B+F), (Py+F+T), (B+C+F), (R+B+C), (F+A+C), (A+C+B) полями, відповідно. Визначено границі розчинності, параметри та об’єми елементарних комірок утворених в системах фаз. Встановлено основні закономірності будови діаграм стану в рядах систем CeO2-Ln2O3-Ln?2O3, CeO2-Ln2O3 та La2O3-Ln2O3 в залежності від іонного радіусу Ln3+. (О.А.Корнієнко, О.В.Чудінович, А.В. Самелюк, В.В. Ковиляєв)

    ВИВЧЕННЯ ТЕРМОБАРИЧНОЇ І КОНЦЕНТРАЦІЙНОЇ СТАБІЛЬНОСТІ ФАЗ ТИПУ ПЕРОВСКИТУ В ПОТРІЙНИХ СИСТЕМАХ La2O3-Lu2O3 (Y2O3)-Ln2O3 (де Ln = Er, Yb) для створення анізотропних текстурованих лазерних матриць

    Вперше підготовлено зразки для вивчення фазових рівноваг в багатокомпонентних оксидних системах на основі оксидів РЗЕ та синтезу оксидних порошків Ln:LaYO3 для отримання прозорої кераміки. Встановлено, що фазові рівноваги в системах на основі оксидів лантану-лютецію супроводжується формуванням фази типу перовскиту і залежать від відношення швидкості упорядкування фази LaYO3 та іонних радіусів домішок. Визначено, що метастабільні фазові співвідношення систем La2O3-Lu2O3 (Y2O3)-Ln2O3 можуть бути використаними в якості порівняльного стану, в якому фази перовскиту ще немає. Таким чином, можливо виготовити кераміку як в рівноважному так і нерівноважному стані як під високим тиском, так і в вільної формі. Можливість реалізації цього фундаментального результату не наведено в літературі. Однак є серйозні теоретичні підстави для фазоутворення під тиском, коли тиск прискорює фазові перетворення, але гальмує зміни наноструктури и дозволяє зберегти розмір зерен менше за ? довжини хвилі світла у щільної і прозорої анізотропної кераміці. (О.І Биков, Н.І. Власко, О.А.Корнієнко, О.В., Рагуля А.В., О.В. Чудінович).

    НОВІ КЕРАМІЧНІ МАТЕРІАЛИ ДЛЯ ТЕПЛОЗАХИСНИХ ПОКРИТТІВ

    Вперше проведено синтез порошків та отримано зразки оксидних систем: ZrO2-Y2O3-Ln2O3 (де Ln = La2O3, Nd2O3), вивчено фазові рівноваги, досліджено кінетику, механізми і структуроутворення підчас спікання нових керамічних наноструктурних композитів з покращеними функціональними та конструкційними властивостями в зазначених системах для розробки фізико-хімічних основ створення теплозахисних покриттів нового покоління.
    Вперше проведено порівняльне дослідження впливу умов синтезу на особливості стану фаз в системах ZrO2-Y2O3-Ln2O3 (де Ln = La2O3, Nd2O3). Синтезовані нанопорошки фази LaYO3 легованої оксидом неодиму, методом співосадження гідроксидів, шляхом змішування нітратів РЗЕ з комплексним аміачним розчином. Частинки порошків розміром 10-20 нм були зібрані в агломерати розміром 40-120 нм, з яких отримані стабільні суспензії придатні для шлікерного лиття в магнітному полі. Здійснено шлікерне лиття нанопорошків Nd:LaYO3 в умовах сильного магнітного поля з індукцією 12 Tл, що надало можливість наночастинкам зорієнтуватися і сформувати текстуровану неізотропну керамічну заготовку з однорідною пористістю і щільністю 0.55-0.60 від теоретичної.
    Зразки готували з концентраційним ступенем 1-5 мол. % із розчинів нітратів та спільним осадженням. Порошки пресували в таблетки діаметром 5 і висотою 4 мм під тиском 10 МПа. Термообробку зразків проводили: в печах з нагрівачами H23U5T (фехраль) при 600, 1100, 1250 °С протягом 500 год і з нагрівачами MoSi2 при 1500 °C протягом 50 год в середовищі повітря. Зразки нагрівали від кімнатної до потрібної температури із швидкістю 3.5 град/хв. Фазовий склад зразків досліджено методами рентгенівського і мікроструктурного аналізу.
    Рентгенофазовий аналіз зразків виконано за методом порошку на установках ДРОН-1.5 та ДРОН-3 при кімнатній температурі (CuКα - випромінювання). Шаг сканування складав 0,05-0,1 град у діапазоні кутів 2θ від 15 до 90°.
    Встановлено, що для досліджених систем характерно утворення областей твердих розчинів на основі тетрагональної (Т), кубічної із структурою типу флюориту (F) модифікацій ZrO2, гексагональної (А), моноклінної (В), кубічної (С) модифікацій оксидів РЗЕ, а також упорядкованих фаз типу пірохлору Ln2Zr2O7 (Py), перовскиту (LaYO3) та Zr3Y4О12 (δ) ромбоедричної структури. Для поліпшення властивостей керамічного шару YSZ теплозахисного покриття розроблено оптимальні склади композиційних матеріалів леговані оксидами РЗЕ (Nd2O3, Gd2O3, Yb2O3, La2O3). (О.А.Корнієнко, О.В.Чудінович, М.С. Яковлева, А.В. Рагуля)

    ФАЗОВІ РІВНОВАГИ У ПОДВІЙНИХ СИСТЕМАХ НА ОСНОВІ ОКСИДІВ РІДКОЗЕМЕЛЬНИХ ЕЛЕМЕНТІВ ЯК ОСНОВА СТВОРЕННЯ ПЕРСПЕКТИВНИХ МАТЕРІАЛІВ

    Вперше за допомогою методів рентгенофазового аналізу, електронної мікроскопії та петрографії досліджено фазові рівноваги в системах СеO2–Ln2O3 (Ln = Yb, Dy) при температурах 600, 1100, 1500 °С та La2O3-Ln2O3 (Ln = Yb) при температурах 1600, 1500, 1100 ?С у всьому інтервалі концентрацій. Побудовано елементи діаграм стану подвійних систем СеO2–Yb2O3 (Dy2O3), La2O3–Yb2O3 при вказаних температурах.
    Вивчення твердофазної взаємодії La2O3 (гексагональна модифікація, А) та Yb2O3 (кубічна модифікація оксидів рідкісноземельних елементів, С типу, просторова група Ia-3) при температурах 1600, 1500, 1100 °С показало, що в системі La2O3-Yb2O3 утворюються три типу твердих розчинів: кубічної структури на основі С-Yb2O3, гексагональної модифікації А-La2O3 а також структури типу перовскиту з ромбічними викривленнями LaYbO3 (R), які розділені двофазними полями (A + R) та (С + R). Встановлено, що розчинність La2O3 в C-модифікації Yb2O3 складає ~3 мол. % при 1500 ?C. Параметр елементарної комірки зростає від а = 1.0432 нм для чистого Yb2O3 до а = 1.0456 нм для зразка, що містить 5 мол. % La2O3. Розчинність Yb2O3 у гексагональній А- модифікації оксиду лантану складає ~9 мол. % (1500 °С). Параметри елементарної комірки R фази змінюються від а = 0.6015, в = 0. 5805, с = 0.8438 нм для однофазного зразка, що містить 50 мол. % La2O3 -50 мол. % Yb2 O3 до а = 0.6033, в = 0. 5846, с = 0.8395 нм для двофазного зразка (R + С), що містить 40 мол. % La2O3 -60 мол. % Yb2O3. Встановлено, що упорядкована фаза LaYbO3 (R) при температурі 1500 C існує в інтервалі концентрацій 48-56 мол. % Yb2O3.
    Встановлено, що в системах СеO2–Dy2O3 (Yb2O3) при температурах 600, 1100, 1500 С існують два типу твердих розчинів: кубічної структури на основі флюориту F-CeO2 та С-Dy2O3 (Yb2O3), які розділяє широка гетерогенна область (С + F). Встановлено, що розчинність Dy2O3 в F-модифікації CeO2 при 1500 ?C складає 20 мол. %. Розчинність CeO2 у кубічній (С) модифікації оксиду диспрозію складає 10 мол.%. Розчинність Yb2O3 в F-модифікації CeO2 складає 25 мол. % при 1500 С. Параметр елементарної комірки F-CeO2 зменшується від а = 0.5409 нм для чистого CeO2 до а = 0.5349 нм для зразка, що містить 30 мол. % Yb2O3. (О.В. Чудінович, О.В. Широков)


    Штат

    Корнієнко О.А.
    Керівник, к.х.н.
    Батаєв Ю.М.

    Батаєв М.М.

    Лавриненко О.М.
    ст.н.сп., д.х.н.
    Стеценко В.П.

    Чудінович О.В.
    к.х.н.
    Юрченко Ю.В.


    Публікації

    Фазові співвідношення в системі CeO2―Dy2O3при температурі 1100 оС
    Корнієнко О.А. (2015) Сучасні проблеми фізичного матеріалознавства, #24, Київ: ІПМ ім.І.М.Францевича НАН України, C.3-11

    Взаємодія оксидів церію та європію при температурі 600 °С
    Андрієвська О.Р., Богатирьова Ж.Д., Корнієнко О.А., Самелюк А.В., Субота І.С., Юрченко Ю.В. (2015) Сучасні проблеми фізичного матеріалознавства, #24, Київ: ІПМ ім.І.М.Францевича НАН України, C.28-37

    Фазові співвідношення в системі CeO2―Dy2O3 при температурі 1500 °С
    Корнієнко О.А. (2014) Сучасні проблеми фізичного матеріалознавства, #23, Київ: ІПМ ім.І.М.Францевича НАН України, C.3-9

    Взаємодія оксидів церію та європію при температурі 1500 °С
    Андрієвська О.Р., Богатирьова Ж.Д., Корнієнко О.А., Самелюк А.В., Субота І.С. (2014) Сучасні проблеми фізичного матеріалознавства, #23, Київ: ІПМ ім.І.М.Францевича НАН України, C.19-27

    Фазові співвідношення в системі CeO2―Yb2O3 при температурі 1500 °С
    Корнієнко О.А., Андрієвська О.Р., Макудера А.О., Субота І.С. (2013) Сучасні проблеми фізичного матеріалознавства, #22, Київ: ІПМ ім.І.М.Францевича НАН України, C.3-9

    Взаємодія оксиду церію з оксидами цирконію і самарію при температурі 1500 °С
    Андрієвська О.Р., Корнієнко О.А., Беляєва І.С., Барбарош Г.П. (2009) Сучасні проблеми фізичного матеріалознавства, #18, Київ: ІПМ ім.І.М.Францевича НАН України, C.3-14

    Взаємодія оксиду цирконію з оксидом cамарія при температурі 1500 0С
    Андрієвська О.Р., Корнієнко О.А., Самелюк А.В., Городов В.С., Черкасова К.А., Згуровец В.О. (2008) Сучасні проблеми фізичного матеріалознавства, #17, Київ: ІПМ ім.І.М.Францевича НАН України, C.16-24

    ФАЗОВІ СПІВВІДНОШЕННЯ В СИСТЕМІ CEO2-SM2O3 ПРИ ТЕМПЕРАТУРІ 1500 0С
    Андрієвська О.Р., Корнієнко О.А., В.С.Городов, К.А.Черкасова, В.О.Згуровец (2008) Сучасні проблеми фізичного матеріалознавства, #17, Київ: ІПМ ім.І.М.Францевича НАН України, C.25-29

    Електроерозійна стійкість і структурно-фазові перетворення при електроіскровому та лазерному легуванні титанового сплаву композиційною керамікою на основі систем ZRB2-ZRSI2 і TIN-CR3C2
    Панасюк А.Д., Подчерняєва І.О., Панашенко В.М., Григорьєв О.М., Каюк В.Г., Стеценко В.П., Блощаневич О.М. (2008) Порошкова металургія, #01/02, Київ: ІПМ ім.І.М.Францевича НАН України, C.151-161

    Синтез нітриду та дібориду титану з ТіН2 та BN в нерівноважних умовах поверхневого нагріву
    Зенков В.С., Стеценко В.П., Хобта І.В., Тимофєєва І.І., Клочков Л.О., Петухов О.С., Рагуля А.В. (2007) Сучасні проблеми фізичного матеріалознавства, #16, Київ: ІПМ ім.І.М.Францевича НАН України, C.37-44


    Українське матеріалознавче товариство Українська технологічна платформа Штаб Цивільного Захисту НАН України Базовий координаційний центр УНГ Офіційний Web-портал Верховної Ради України Курсы валют Перевод онлайн