Формирование нанокристаллических твердых растворов на основе диоксида циркония в системе Sm2O3–ZrO2

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Методами термического анализа и рентгеновской дифракции исследовано фазообразование в наноразмерных порошковых системах составов (ZrO2)100−х(Sm2O3)х, где x = 3–6 мол.%, полученных после термообработки прекурсоров, синтезированных гидролизным золь–гель-способом, при температурах 180, 750, 950, 1350 и 1450°С. Установлены температурные и концентрационные интервалы образования нанокристаллических твердых растворов с кубической, тетрагональной и моноклинной сингониями. Данные результаты имеют практическое значение при установлении температуры спекания порошков с целью получения керамики с определенным фазовым составом.

Об авторах

Л. И. Подзорова

Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова Российской академии наук

Email: lpodzorova@imet.ac.ru
Ленинский пр., 49, Москва, 119334 Россия

В. П. Сиротинкин

Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова Российской академии наук

Email: lpodzorova@imet.ac.ru
Ленинский пр., 49, Москва, 119334 Россия

А. А. Ильичева

Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова Российской академии наук

Email: lpodzorova@imet.ac.ru
Ленинский пр., 49, Москва, 119334 Россия

А. А. Коновалов

Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова Российской академии наук

Email: lpodzorova@imet.ac.ru
Ленинский пр., 49, Москва, 119334 Россия

Н. А. Михайлина

Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова Российской академии наук

Email: lpodzorova@imet.ac.ru
Ленинский пр., 49, Москва, 119334 Россия

О. И. Пенькова

Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова Российской академии наук

Email: lpodzorova@imet.ac.ru
Ленинский пр., 49, Москва, 119334 Россия

Т. Р. Чуева

Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: lpodzorova@imet.ac.ru
Ленинский пр., 49, Москва, 119334 Россия

Список литературы

  1. Garvie R.C., Nicholson P.S. Structure and thermomechanical properties of partially stabilized zirconia in the CaO–ZrO2 system // J. Am. Ceram. Soc. 1972. V. 55. № 3. P. 152–157. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1972.tb11241.x
  2. Garvie R.C., Hannink R.H., Pascoe R.T. Ceramic steel? // Nature. 1975. V. 258 (5537) P. 703–704.
  3. Chevalier J., Liens A., Revero H., Zhang F., Reynaud P., Douillard T., Preiss L., Sergo V., Lughi V., Swain M., Courtois N. Fourty years after the pro- mise of “ceramic steel?”: zirconia based composites with a metal like mechanical behavior // J. Am. Ceram. Soc. 2019. V. 103. № 3. P. 1482–1513. https://doi.org/10.1111/jace.16903
  4. Shevchenko A.V., Lashneva V.V., Dudnik E.V., Ruban A.K., Red’ko V.P., Verbilo D.G., Podzorova L.I. Complex doped zirconia for ceramic implants: production and properties // Powder Metall. Met. Ceram. 2014. V. 53. № 7–8. P. 441–448. https://doi.org/10.1007/s11106-014-9636-9
  5. Guo L., Li M., Ye F. Phase stability and thermal conductivity of Re2O3 (Re = La, Nd, Gd, Yb) Yb2O3 co-doped Y2O3 stabilized ZrO2 ceramics // Ceram. Int. 2016. V. 42. № 6. P. 7360–7365. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.01.138
  6. Морозова Л.В., Калинина М.В., Арсентьев М.Ю., Шилова О.А. Влияние криохимической и ультразвуковой обработки на текстуру, термическое разложение ксерогелей и свойства нанокерамики в системе ZrO2–Y2O3–Al2O3 // Неорган. материалы. 2017. Т. 53. № 6. С. 654–661. https://doi.org/ 10.7868/S0002337X17060112
  7. Вильданова М.Ф., Никольская А.Б., Козлов С.С., Карягина О.К., Ларина Л.Л., Шевалеевский О.И., Альмяшева О.В., Гусаров В.В. Наноструктуры на основе системы ZrO2–Y2O3 для перовскитных солнечных элементов // Докл. Академии наук. 2019. Т. 484. № 6. С. 712–715. https://doi.org/10.31857/S0869-56524846712-715
  8. Белоусова О.Л., Федоренко Н.Ю., Хамова Т.В. Исследование физико-химических свойств ксерогелей, порошков и керамики на основе ZrO2 с добавкой оксида алюминия // Физика и химия стекла. 2024. Т. 50. № 2. С. 220–228. https://doi.org/ 10.31857/S0132665124020101
  9. Диаграммы состояния систем тугоплавких оксидов / Под. Ред. Галахова Ф.Я. Выпуск 5. Двойные системы. Ч.1. Л.: Наука, 1985. 284 с.
  10. Khor K.A., Yang J. Transformability of t-ZrO2 and lattice parameters in plasma sprayed rare-earth oxides stabilized zirconia coatings // Scr. Mater. 1997. V. 37. № 9. P. 1279–1286. https://doi.org/10.1016/S1359-6462(97)00262-5
  11. Borik M.A., Kulebyakin A.V., Lomonova E.E., Milovich F.O., Myzina V.A., Ryabochkina P.A., Sidorova N.V., Tabachkova N.Yu., Chislov A.S. Effect of heat treatment on the structure and mechanical properties of zirconia crystals partially stabilized with samarium oxide // Mod. Electron. Mater. 2023. V. 9. № 3. P. 123–131. https://doi.org/10.3897/j.moem.9.3.115614
  12. Borik M.A., Chislov A.S., Kulebyakin A.V., Lomonova E.E., Milovich F.O., Myzina V.A., Ryabochkina P.A., Sidorova N.V., Tabachkova N Yu. Phase composition and mechanical properties of Sm2O3 partially stabilized zirconia crystals // Crystals. 2022. V. 12. № 11. P. 1630. https://doi.org/10.3390/cryst12111630
  13. Andrievskaya E.R., Lopato L.M. Influence of composition on the T→M transformation in the systems ZrO2–Ln2O3 (Ln = La, Nd, Sm, Eu) // J. Mater. Sci. 1995. V. 30. P. 2591–2596. https://doi.org/10.1007/BF00362139
  14. Katamura J., Seki T., Sakuma T. The cubic-tetragonal phase equilibria in the ZrO2–R2O3 (R = Y, Gd, Sm, Nd) systems // J. Phase Equilibr. 1995. V. 16. P. 315–319. https://doi.org/10.1007/BF02645287
  15. Lakiza S.M., Zaitseva Z.O., Lopato L.M. Phase diagram of the Al2O3−ZrO2−Sm2O3 system. III. Solidus surface and phase equilibria in alloy crystallization // Powder Metall. Met. Ceram. 2006. V. 45. № 5–6. P. 259–260. https://doi.org/10.1007/s11106-006-0073-2
  16. Fabrichnaya O.В., Seifert H.J. Assessment of thermodynamic functions in the ZrO2–Sm2O3–Al2O3 System // J. Alloys Compd. 2009. V. 475. № 1–2. P. 86–95. https://doi.org/ 10.1016/j.jallcom.2008.07.037
  17. Wang С., Zinkevich M., Aldinger F. Experimental investigation and thermodynamic modeling of the ZrO2–SmO1.5 system // J. Am. Ceram. Soc. 2007. V. 90. № 7. Р. 2210–2219. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2007.01692.x
  18. Панова Т.И., Савченко Е.П., Рощина Е.В., Глушкова В.Б. Сравнительная оценка методов получения частично стабилизированного диоксида циркония // Журн. прикл. химии. 1990. Т. 63. № 1. С. 100–105.
  19. Shevchenko V.Ya., Glushkova V.B., Panova T.I., Lapshin A.E., Podzorova L.I., Il’icheva A.A. Preparation of ultrafine tetragonal ZrO2–CeO2 solid solutions // Inorg. Mater. 2001. V. 37. № 7. P. 692–697. https://doi.org/10.1023/A:1017626107197
  20. Kraus W., Nolze G. POWDER CELL – a program for the representation and manipulation of crystal structures and calculation of the resulting X-ray powder patterns // J. Appl. Crystallogr. 1996. V. 29. № 3. P. 301–303. https://doi.org/10.1107/S0021889895014920
  21. Gražulis S., Daškevič A., Merkys A., Chateigner D., Lutterotti L., Quirós M., Serebryanaya N.R., Moeck P., Downs R.T., Le Bail A. Crystallography Open Database (COD): An open-access collection of crystal structures and platform for world-wide collaboration // Nucl. Acids Res. 2012. V. 40. № D1.P. D420–D427. https://doi.org/10.1093/nar/gkr900
  22. Jakubus P., Adamski A., Kurzawa M., Sojka Z. Texture of zirconia obtained by forced hydrolysis of ZrOCl2 solutions // J. Therm. Anal. Calorim. 2003. V. 72. № 1. P. 299–310. https://doi.org/ 10.1023/A:1023952627054
  23. Петрунин В.Ф., Попов В.В., Чжу Х., Тимофеев А.А. Синтез нанокристаллических высокотемпературных фаз диоксида циркония // Неорган. материалы. 2004. Т. 40. № 3. С. 303–311.
  24. Вест А.Р. Химия твердого тела. Теория и приложения. Пер. с англ.; под ред. Третьякова Ю.Д. М.: Мир,1988. 555 с.
  25. Шевченко В.Я., Баринов С.М. Техническая керамика. М.: Наука, 1993. 187с.
  26. Попов В.В., Петрунин В.Ф. Исследование процессов образования и устойчивости метастабильных фаз в нанокристаллическом ZrO2 // Огнеупоры и техническая керамика. 2007. № 8. С. 8–14.
  27. Yashima M., Ishizawa N., Yoshimura M. High-temperature x-ray study of the cubic–tetragonal diffusionless phase transition in the ZrO2–ErO1.5 system: i, phase change between two forms of a tetragonal phase, t'-ZrO2 and t"-ZrO2, in the compositionally homogeneous 14 mol% ErO1.5–ZrO2 // J. Am. Ceram. Soc. 1993. V. 76. № 3. P. 641–648. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1993.tb03654.x
  28. Горелов В.П. Высокотемпературные фазовые переходы в ZrO2 // Физика твердого тела. 2019. Т. 61. № 7. С. 1346–1351. https://doi.org/10.21883/FTT.2019.07.47849.383

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).