Получение керамических композитов на основе циркона и оксида гафния с использованием наноразмерных порошков-прекурсоров

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Золь-гель методом с раздельным осаждением компонентов синтезированы наноразмерные порошки-прекурсоры (1-х)ZrSiO4–хHf(OH)4, для получения керамических композитов (1–x)ZrSiO4–xHfO2. Термическое поведение порошков-прекурсоров изучали методом ДСК/ТГ. Путем спекания на воздухе в интервале температур 1000–1300°C порошков, предварительно прокаленных при 850°C, получены керамические композиты, определена их микротвердость. Методом РФА определен их фазовый состав.

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ

Работа является продолжением ранее начатых исследований, посвященных получению керамических композитных материалов на основе систем LaPO4–ZrO2, ZrSiO4–ZrO2 и др., которые могут быть использованы в качестве матриц для отверждения и изоляции высокоактивных отходов (ВАО) от переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ), содержащих изотопы редкоземельных и трансплутониевых элементов. Такие матрицы должны представлять собой стабильные композиции как в отношении воздействия окружающей среды (химическая стойкость и механическая прочность), так и в отношении воздействия высоких температур (термическая устойчивость). В данном исследовании предлагается рассмотреть получение и свойства керамических матриц на основе системы ZrSiO4–HfO2. Выбор системы связан с тем, что HfO2 и ZrO2 являются структурными аналогами, и в природе во всех циркониевых минералах обычно находится также и гафний. Поэтому важно отдельно определить роль оксида гафния в композитах ZrSiO4–HfO2.

В литературе имеется очень мало данных по физико-химическим и физико-механическим свойствам керамических композитов состава (1–x)ZrSiO4–xHfO2.

Большая часть работ посвящена циркону (ZrSiO4). В литературе отмечается высокая радиационная, термодинамическая и химическая устойчивость керамических матриц со структурой циркона [1–5], а обзорная статья по минеральным матрицам [6] также показывает перспективность керамических матриц на основе циркона для иммобилизации актинид-редкоземельной фракции ВАО.

Что касается системы ZrSiO4–HfO2, то можно ожидать аналогию свойств композиций в этой системе и в системе ZrSiO4–ZrO2 [7, 8], поскольку оксид гафния (HfO2) изоструктурен оксиду циркония, при нагревании кристаллизуется в тех же формах, что и оксид циркония (моноклинная ↔ тетрагональная ↔ кубическая), но имеет еще более высокую температуру плавления (2800 против 2710°C) [9–12]. Их изоструктурность (моноклинный ZrO2, P21/a, a = 5.1463 Å, b = 5.2135 Å, c = 5.3110 Å, β = 99.2° – Card 36–420; HfO2, P21/a, a = 5.2851 Å, b = 5.1819 Å, c = 5.1157 Å, β = 99.259° – Card 34–104) и близость ионных радиусов (ионные радиусы Hf4+ и Zr4+ составляют 0.78 Å и 0.79 Å соответственно) позволяет им образовывать непрерывные твердые растворы HfxZr1-xO2 во всем диапазоне концентраций [9, 13, 14].

Оксид гафния получен авторами [11, 14–18] с использованием различных методов синтеза.

В работах [11, 15] исходными веществами служили трет-бутоксид гафния(IV), циклогексан и полиоксиэтилен (9) нонилфениловый эфир (IGEPAL CO-520) в качестве поверхностно активных агентов, а также концентрированный водный раствор аммиака NH4OH. В результате смешения растворов исходных компонентов в токе азота и последующего центрифугирования авторы получили наноразмерные частицы HfO2 в виде рентгеноаморфного продукта.

В [14, 16] для синтеза гидроксида гафния исходными веществами служили оксохлорид гафния HfOCl2∙8H2O и концентрированный раствор аммиака. Термообработкой гидроксида гафния до 200°C получен рентгеноаморфный порошок HfO2, начало кристаллизации которого соответствует температуре 510°C.

Аналогичным способом был получен гидроксид гафния в работе [17], т. е. путем осаждения из раствора оксохлорида гафния водным раствором аммиака. Состав полученного таким образом осадка соответствовал формуле HfO2-0.5n(OH)n·xH2O (где n варьировался от 2 до 4, а x соответствовал 30–40). По данным ДТА, гидроксид гафния разлагался при нагревании примерно до температуры 250°C, а полученный в результате разложения аморфный порошок HfO2 начинал кристаллизоваться при температуре выше 531°C. Данные РФА показали начало кристаллизации оксида гафния в интервале температур 540–560°C.

Гидротермальный способ синтеза нанокристаллического HfO2 применен в работе [18]. Авторы использовали гидротермальную обработку аморфного гидратированного диоксида гафния при температурах до 260°C, который, в свою очередь, был получен взаимодействием водного раствора HfCl4 и водного раствора аммиака (pH ~ 9).

Данных по системе (1-х)ZrSiO4–хHfO2 в научной литературе не найдено. Поэтому целью данной работы является разработка методики золь-гель синтеза наноразмерных порошков-прекурсоров (1-х)ZrSiO4–хHf(OH)4 для дальнейшего получения керамических композитов (1-х)ZrSiO4–хHfO2 путем традиционного спекания на воздухе и определение физико-химических свойств конечного продукта.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Для получения порошков-прекурсоров (1-х)ZrSiO4–хHf(OH)4, где х = 0.0, 0.5, 0.7, 0.8 и 1.0, была применена оригинальная золь-гель методика, разработанная ранее для получения порошков-прекурсоров (1–х)ZrSiO4–хZrO(OH)2, и основанная на раздельном получении коллоидных растворов компонентов и затем их сливания для образования гелей-прекурсоров и их вызревания [7]. Схема синтеза представлена на рис. 1.

 

Рис. 1. Схема раздельного осаждения компонентов композиций ((1–х)(H2SiO3–ZrO(OH)2)–хHf(OH)4 для получения порошков-прекурсоров

 

Исходными веществами для синтеза служили ТЭОС, ZrOCl2×8H2O, HfOCl2×8H2O, NH4OH (все марки «осч») и этиловый спирт (C2H5OH).

Синтез порошков-прекурсоров H2SiO3–ZrO(OH)2 проводили раздельно: ТЭОС (Si(OC2H5)4) растворяли в этиловом спирте, затем добавляли дистиллированную воду (pH ≈ 7). По данным [19–21], в процессе гидролиза ТЭОС образуется кремниевая кислота. Далее к полученным растворам добавляли водный раствор ZrOCl2×8H2O в соответствии с выбранным соотношением и тщательно перемешивали с помощью магнитной мешалки, затем к смеси растворов приливали NH4OH до pH ≈ 8. В результате получали коллоид, состоящий из смеси H2SiO3 и ZrO(OH)2. Отдельно готовили коллоидный раствор Hf(OH)4 путем растворения HfOCl2×8H2O в воде и добавления NH4OH до pH ≈ 8. Затем все полученные продукты (коллоидные растворы H2SiO3 и ZrO(OH)2 и Hf(OH)4) сливали вместе и тщательно перемешивали. Для выпадения осадка композиции ((1–х)(H2SiO3–ZrO(OH)2)–хHf(OH)4 поддерживали pH ≈ 8. Полученный соответствующий осадок оставляли вызревать в течение 24 ч, затем фильтровали и высушивали в сушильном шкафу с конвекцией воздуха при 110°C в течение 12 ч.

Высушенные и измельченные в вибромельнице осадки композиций прокаливали на воздухе при 850°С 2 ч для дальнейшего обезвоживания и разложения продуктов синтеза.

Для получения керамических композитов (1-х)ZrSiO4–хHfO2 приготовленные т. о. порошки прессовали в таблетки под давлением 8–10 МПа и последовательно спекали в интервале температур 1000–1300°C на воздухе по 24 ч на каждом этапе с промежуточными перетираниями.

Для рентгенофазового анализа (РФА) использовали дифрактометр ДРОН-3 (Россия). Параметры записи были следующими: Ni-фильтр, излучение CuKα (λ = 1.54056 Å), 38 кВ, постоянная времени 1, скорость сканирования 1 град/мин.

Термическое поведение порошков изучали методом ДСК/ТГ (дифференциальная сканирующая калориметрия и термогравиметрия); измерения проводили на синхронном термоанализаторе STA 429 CD (NETZSCH); масса образца составляла около 30 мг; скорость нагрева – 20°C/мин. Начало теплового эффекта определяли по отклонению дифференциальной кривой ДСК от нулевой линии.

Площадь удельной поверхности порошков измеряли на приборе Nova 1000e (Quantachrome Instruments, США) с использованием азота (99.9999%) в качестве адсорбата. Перед измерениями проводили дегазацию образцов при 150°C в вакууме в течение 16 ч. Удельную площадь поверхности образцов определяли с использованием модели Брюнауэра-Эммета-Теллера по 7 точкам в диапазоне парциальных давлений азота P/P0 0.07–0.25. Расчеты выполняли посредством программного обеспечения NOVAWin 11.03 (Quantachrome Instruments, США).

Измерение микротвердости по Виккерсу керамических композитов проводили при нагрузке 200 г (~20 Н) с использованием микротвердомера ПMT 3 (Россия), оснащенного программным комплексом для расчета микротвердости (Microanalysis Microhardness software package), разработанным в ОАО “ЛОМО” (Санкт-Петербург, Россия).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Высушенные и измельченные осадки композиций (1–х)ZrSiO4–хHf(OH)4, где мольная доля x = 0.0, 0.5, 0.7, 0.8 и 1.0, представляют собой, по-видимому, смесь рентгеноаморфных циркона (на дифрактограмме 1 на рис. 2 гало в области 2θ=31° свидетельствует о начале его кристаллизации) и оксигидроксида гафния (рис. 2). Величины удельной поверхности порошков некоторых исходных композиций, представленные в табл. 1, показывают высокую дисперсность полученных смесей и могут быть сравнимы с данными публикации [11] для оксида гафния (исходные наноразмерные частицы имели удельную поверхность 239 м2г–1, а после обжига при 500°С – 221 м2г–1). а также публикации [17], где приведены величины удельной поверхности 210 м2г–1 после обжига при 170°С и 60 м2г–1 после обжига при 600°С.

 

Рис. 2. Рентгеновские дифрактограммы порошков-прекурсоров (1–х)ZrSiO4–хHf(OH)4, полученных золь-гель методом, для х = 0.0 (1), 0.5 (2), 0.7 (3), 0.8 (4) и 1.0 (5); и штрих диаграмма ZrSiO4 из базы данных ICDD-PDF 2 2022

 

Таблица 1. Величины удельной поверхности порошков после золь-гель синтеза и термообработки при 850°C (2 ч)

Номинальная композиция

Условия

Уд. поверхность, м2/г

0.5H2SiO3–0.5ZrO(OH)2 (ZrSiO4)*

Золь-гель

270.0 ± 4.0

ZrSiO4, тетрагон.

850°C

58.4 ± 2.5

0.5(H2SiO3–ZrO(OH)2)–0.5Hf(OH)4

Золь-гель

254.0 ± 4.0

0.5ZrSiO4–0.5HfO2

850°C

51.1 ± 1.0

0.3(H2SiO3–ZrO(OH)2)–0.7Hf(OH)4

Золь-гель

176.0 ± 4.0

0.3ZrSiO4–0.7HfO2

850°C

28.0 ± 1.0

0.2(H2SiO3–ZrO(OH)2)–0.8Hf(OH)4

Золь-гель

182.0 ± 3.0

0.2ZrSiO4–0.8HfO2

850°C

21.2 ± 1.0

Hf(ОН)4

Золь-гель

213.6 ± 4.3

HfO2, монокл.

850°C

13.6 ± 0.1

 

Смеси помещали в корундовые тигли и проводили обжиг в течение двух часов при температуре 850°С (в соответствии с результатами анализа термического поведения порошков-прекурсоров (рис. 3)) для полного обезвоживания и разложения продуктов синтеза с образованием ZrSiO4 и HfO2 (рис. 4).

 

Рис. 3. ДСК кривые порошков-прекурсоров (1–х) ZrSiO4–хHf(OH)4, где х = 0.0 (кривая 1, штрих-2-х пунктирная), 0.5 (кривая 2, штрих-пунктирная), 0.7 (кривая 3, штриховая), 0.8 (кривая 4, пунктирная) и 1.0 (кривая 5, сплошная); а также соответствующие кривые ТГ (1', 2', 3', 4' и 5')

 

Рис. 4. Рентгеновские дифрактограммы порошков номинального состава (1–x)ZrSiO4–xHfO2 после обжига при 850°C (2 ч), где х = 0.0 (1), 0.5 (2), 0.7 (3), 0.8 (4) и 1.0 (5), и штрих диаграмма ZrSiO4 из базы данных ICDD-PDF 2 2022

 

Представленные кривые ДСК на рис. 3 отвечают, как мы полагаем, процессам дегидратации продуктов синтеза в интервале температур до 600°C (эндотермические эффекты, сопровождающиеся потерей массы) и началу процессов кристаллизации продуктов обезвоживания и разложения с образованием ZrSiO4 и HfO2 и их дальнейшей кристаллизации (экзотермические эффекты без потери массы в интервале 700–900°C). Интенсивная кристаллизация высокодисперсного порошка ZrSiO4 наблюдается в виде экзотермического эффекта с началом при 877°C (рис. 3, кривая 1). Температура начала интенсивной кристаллизация порошка ZrSiO4 в композициях постепенно снижается от 876°C для х = 0.5 и 873°C для х = 0.7 до 818°C для х = 0.8 (рис. 3, кривые 2–4 соответственно).

Кристаллизация индивидуального оксида гафния наблюдается в виде сильного экзотермического эффекта с началом при 519°C (рис. 3, кривая 5). Эта температура близка к наблюдаемой в [14, 16] температуре кристаллизации HfO2 (510°C). В работе [17] полученный в результате разложения гидроксида гафния аморфный порошок HfO2 начинал кристаллизоваться при температуре выше 531°C, что тоже согласуется с нашими результатами. Во всех этих работах для синтеза гидроксида гафния использовали, как и авторы настоящей работы, оксохлорид гафния HfOCl2∙8H2O и концентрированный раствор аммиака.

Температура начала кристаллизация оксида гафния, в целом, также постепенно снижается с увеличением его концентрации в композициях от 794°C для х = 0.5 и 807°C для х = 0.7 до 753°C для х = 0.8 (рис. 3, кривые 2–4 соответственно).

Рентгеновские дифрактограммы, представленные на рис. 4, подтверждают образование соответствующих композиций (1–x)ZrSiO4–xHfO2, при этом заметно стимулирующее влияние оксида гафния, как и в случае оксида циркония [7], на кристаллизацию циркона в смеси компонентов – рефлексы, отвечающие циркону, становятся более узкими и интенсивными (рис. 4, дифрактограммы 2–4). Это подтверждается и снижением температуры начала кристаллизации циркона в композициях (рис. 3).

Результаты поэтапного процесса спекания порошков при температурах 1000, 1200 и 1300°C (по 24 ч) представлены в виде рентгеновских дифрактограмм на рис. 5, 6 и 7.

 

Рис. 5. Рентгеновские дифрактограммы образцов номинального состава (1–x)ZrSiO4–xHfO2 после спекания при 1000°C (24 ч), где х = 0.0 (1), 0.5 (2), 0.7 (3), 0.8 (4) и 1.0 (5), и штрих диаграмма ZrSiO4 из базы данных ICDD-PDF 2 2022

 

Рис. 6. Рентгеновские дифрактограммы образцов номинального состава (1–x)ZrSiO4–xHfO2 после спекания при 1200°C (24 ч), где х = 0.0 (1), 0.5 (2), 0.7 (3), 0.8 (4) и 1.0 (5), и штрих диаграмма HfO2 из базы данных ICDD-PDF 2 2022

 

Рис. 7. Рентгеновские дифрактограммы ZrO2 (1) и HfO2 (2) после обжига при 1300°C (24 ч), и штрих диаграмма ZrO2 из базы данных ICDD-PDF 2 2022

 

На рентгеновских дифрактограммах образцов состава (1–x)ZrSiO4–xHfO2 после обжига при 1000°C наблюдаются как рефлексы циркона (рис. 5, дифрактограмма 1–4), так и более заметные рефлексы HfO2 (рис. 5, дифрактограммы 2–4).

Последующее спекание образцов при температуре 1200°C приводит к частичному разложению циркона с образованием диоксида циркония (рис. 6, дифрактограмма 1). Кроме того, можно предположить образование твердого раствора между HfO2 и ZrO2 из-за их изоструктурности (рис. 6, дифрактограммы 2–4, рис. 7), при этом SiO2 присутствует, по-видимому, в виде рентгеноаморфной фазы.

Дальнейшее повышение температуры спекания до 1300°C приводит, как и при 1200°C, к разложению циркона на ZrO2 и SiO2 (рис. 8, дифрактограмма 1) и увеличению интенсивности рефлексов оксида гафния (твердых растворов HfxZr1-xO2) на рентгеновских дифрактограммах (рис. 8, дифрактограммы 2–5), при этом пики становятся более узкими, что свидетельствует о его интенсивной кристаллизации в системе.

 

Рис. 8. Рентгеновские дифрактограммы образцов номинального состава (1–x)ZrSiO4–xHfO2 после спекания при 1300°C (24 ч), где х = 0.0 (1), 0.5 (2), 0.7 (3), 0.8 (4) и 1.0 (5), и штрих диаграмма HfO2 из базы данных ICDD-PDF 2 2022

 

Как уже отмечалось ранее [7], процесс разложения циркона исследован многими авторами; результаты этих исследований сведены в работе [22]. Из приведенных в ней данных следует, что температуры разложения варьируются от низких (~950°C) до высоких (~1770°C), что, по-видимому, зависит от метода синтеза циркона и его чистоты.

Т.о., после спекания при 1300°C композиты представляют собой, по-видимому, смесь моноклинных твердых растворов HfxZr1-xO2 и гексагонального SiO2 (кварца). Отсутствие рефлексов кремнезема на рентгеновской дифрактограмме 4 (рис. 8) можно объяснить его незначительным количеством в композиции, в которой изначально количество циркона было наименьшим из представленных.

Появление рефлексов SiO2 на рентгеновских дифрактограммах керамических композитов (1–x)ZrSiO4–xZrO2 вследствие частичного разложения циркона после спекания при 1300°C отмечено и в работах [7, 8]. Однако керамические образцы (1–x)ZrSiO4–xHfO2 термически менее устойчивые, чем керамические образцы (1–x)ZrSiO4–xZrO2. Определяющую роль в термической устойчивости образцов (1–x)ZrSiO4–xZrO2, как считают авторы [7, 23, 24], играет оксид циркония, выступающий в качестве армирующего или спекающего агента. В композитах (1–x)ZrSiO4–xHfO2 твердые растворы HfxZr1-xO2 являются, по-видимому, термодинамически более устойчивыми и термодинамически более выгодными, чем композиции ZrSiO4–HfO2.

Значения микротвердости по Виккерсу полученных керамических композитов (1–x)ZrSiO4–xHfO2 после спекания при 1300°C (табл. 2), не смотря на изменение фазового состава, превышают данные работы [7] для композиций на основе циркона с добавками ZrO2. у которых значения микротвердости немонотонно снижаются от 17.9 до 15.9 ГПа после спекания при 1300°C.

 

Таблица 2. Значения микротвердости по Виккерсу керамических образцов (1–x)ZrSiO4–xHfO2, спеченных в интервале температур 1000–1300°C (по 24 ч)

Исходная композиция

Микротвердость, ГПа, ± 0.1

Фазовый состав композиции после спекания при 1300°C

Температура спекания,°C

1000

1200

1300

ZrSiO4

7.6

13.8

17.9

ZrSiO4, ZrO2, SiO2

0.5ZrSiO4–0.5HfO2

10.8

20.1

23.2

HfxZr1-xO2 и SiO2

0.3ZrSiO4–0.7HfO2

11.3

22.6

25.9

HfxZr1-xO2 и SiO2

0.2ZrSiO4–0.8HfO2

12.1

23.2

26.7

HfxZr1-xO2 и SiO2

HfO2

13.2

25.3

29.8

HfO2

 

О перспективности этих материалов для использования в качестве матриц для отверждения и изоляции высокоактивных отходов от переработки отработавшего ядерного топлива можно будет судить после получения результатов по выщелачиванию.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Керамические композиты (1–x)ZrSiO4–xHfO2, где мольная доля x = 0.0, 0.5, 0.7, 0.8 и 1.0, получены спеканием высокодисперсных порошков в интервале температур 1000–1300°C (по 24 ч на каждом этапе). Уже при температуре 1200°C композиты с мольной долей HfO2 0.5, 0.7 и 0.8 представляют собой смесь циркона, моноклинных твердых растворов HfxZr1-xO2 и рентгеноаморфного SiO2. Рефлексы SiO2 начинают проявляться на дифрактограммах после обжига образцов при 1300°C, а рефлексов ZrSiO4 в номинальных композициях с мольной долей HfO2 0.5, 0.7 и 0.8 при этой температуре не наблюдается. Т.е. в композитах (1–x)ZrSiO4–xHfO2 циркон устойчив до температуры 1200°C, в отличие от композитов (1–x)ZrSiO4–xZrO2, которые при 1300°C представляли собой смесь ZrSiO4, моноклинного ZrO2 и гексагонального SiO2 (кварца). Таким образом, композиты (1–x)ZrSiO4–xHfO2 и (1–x)ZrSiO4–xZrO2 не являются аналогами при температурах выше 1000°C.

ФИНАНСИРОВАНИЕ

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-23-00378 (https://rscf.ru/project/23-23-00378/).

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

Авторы сообщают об отсутствии конфликта интересов.

×

Об авторах

В. Л. Уголков

Институт химии силикатов им. И. В. Гребенщикова РАН

Email: la_mez@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

Н. А. Ковальчук

Институт химии силикатов им. И. В. Гребенщикова РАН

Email: la_mez@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. В. Осипов

Институт химии силикатов им. И. В. Гребенщикова РАН

Email: la_mez@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

Л. П. Мезенцева

Институт химии силикатов им. И. В. Гребенщикова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: la_mez@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Grechanovsky A.E., Urusov V. S., Eremin N. N. Molecular dynamics study of self-radiation damage in mineral matrices // J. Struct. Chem. 2016. V. 57. № 6. P. 1243–1262.
  2. Ferriss E.D.A., Ewing R. C., Becker U. Simulation of thermodynamic mixing properties of actinide-containing zircon solid solutions // Am. Mineralog. 2010. V. 95. P. 229–241.
  3. Burakov B.E., Anderson E. B., Rovsha V. S., Ushakov S. V., Ewing R. C., Lutze W., Weber W. J. Synthesis of zircon for immobilization of actinides // Mrs. Proc. 2011. V. 412. P. 33–39.
  4. Williford R.E., Begg B. D., Weber W. J., Hess N. J. Computer simulation of Pu3+ and Pu4+ substitutions in zircon // J. Nucl. Mater. 2000. V. 278. № 2–3. P. 207–211.
  5. Wang L., Liang T. Ceramics for high level radioactive waste solidification // J. Adv. Ceramics. 2012. V. 1. № 3. P. 194–203.
  6. Orlova A.I., Ojovan M. I. Ceramic mineral waste-forms for nuclear waste immobilization // Materials. 2019. V. 12. № 16. Article number 2638 (45 p.)
  7. Уголков В.Л., Ковальчук Н. А., Осипов А. В., Мезенцева Л. П. Золь-гель синтез наноразмерных порошков и получение керамических композитов на основе циркона и оксида циркония // Физ. хим. стекла. 2023. Т. 49. № 5. С. 522–531.
  8. Уголков В.Л., Ковальчук Н. А., Осипов А. В., Мезенцева Л. П., Акатов А. А. Керамические композиты на основе циркона и оксида циркония // Новые огнеупоры. 2023. № 9. С. 28–33.
  9. Curtis C.E., Doney L. M., Johnson J. R. Some properties of hafnium oxide, hafnium silicate, calcium hafnate, and hafnium carbide // J. Am. Ceram. Soc. 1954. V. 37. № 10. P. 458–465.
  10. Торопов Н.А., Барзаковский В. П., Бондарь И. А., Удалов Ю. П. Диаграммы состояния силикатных систем. Справочник. Выпуск второй. Металл-кислородные соединения силикатных систем. Изд-во «Наука», Ленингр. отд., Л., 1969. С. 181–193.
  11. Chaubey G.S., Yao Y., Makongo J. P.A., Sahoo P., Misra D., Poudeu P. F.P., Wiley J. B. Microstructural and thermal investigations of HfO2 nanoparticles // RSC Advances. 2012. V. 2. № 24. P. 9207–9213.
  12. Hong Q.-J., Ushakov S. V., Kapush D., Benmore C. J., Weber R. J.K., van de Walle A., Navrotsky A. Combined computational and experimental investigation of high temperature thermodynamics and structure of cubic ZrO2 and HfO2 // Scientific Reports. 2018. V. 8. N1. Article number 14962.
  13. Tang J., Fabbri J., Robinson R. D., Zhu Y., Herman I. P., Steigerwald M. L., Brus L. E. Solid-solution nanoparticles: Use of a nonhydrolytic sol-gel synthesis to prepare HfO2 and HfxZr1-xO2 nanocrystals // Chem. Mater. 2004. V. 16. № 7. P. 1336–1342.
  14. Никишина Е.Е., Лебедева Е. Н., Дробот Д. В. Индивидуальные и биметаллические маловодные гидроксиды циркония и гафния: Синтез и свойства // Журн. неорг. химии. 2015. Т. 60. № 8. С. 1018–1027.
  15. Chaubey G.S., Yao Y., Makongo J. P.A., Sahoo P., Poudeu P. F.P., Wiley J. B. Synthesis and thermal stability of HfO2 nanoparticles // Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 2010. V. 1256. Symposium N – Functional Oxide Nanostructures and Heterostructures, 2010, 1256-N16–35.
  16. Никишина Е.Е., Лебедева Е. Н., Прокудина Н. А., Дробот Д. В. Физикохимические свойства маловодных гидроксидов циркония и гафния и продуктов их термолиза // Неорг. матер. 2015. Т. 51. № 12. С. 1284–1292.
  17. Polovov I.B., Bataev Y. S., Afonin Y. D., Volkovich V. A., Chukin A. V., Rakhmatullin A., Boča M. Synthesis of HfO2 from hafnium hydroxide hydrate // J. Alloys Compds. 2019. V. 790. P. 405–412.
  18. Таран Г.С., Баранчиков А. Е., Иванова О. С., Жижин К. Ю. Гидротермальный синтез водных золей нанокристаллического HfO2 // Журн. неорг. химии. 2020. Т. 65. № 6. С. 725–730.
  19. Заплишный В.Н., Строганов А. М., Скородневская Л. А., Строганов В. М., Котляров И. С., Заводное В. С. Каталитический гидролиз алкоксисиланов и получение гидроизоляционных материалов на их основе // Химия и химическая технология. 1991. Т. 34. № 6. С. 4–15.
  20. Мурашкевич А.Н., Камлюк Т. В., Жарский И. М. Получение пленок SiO2 золь-гель методом и их свойства // Труды Белорусского государственного технологического университета. Серия 3. Химия и технология неорганических веществ. 2003. Вып. XI. С. 92–107.
  21. Rakhimova O.V., Magomedova O. S., Tsyganova T. Investigation of hydrolytic polycondensation in systems based on tetraethoxysilane by DK-spectrophotometry method // Glass Phys. Chem. 2019. V. 45. № 6. P. 419–427.
  22. Kwon S.Y., Jung I.-H. Critical evaluation and thermodynamic optimization of the CaO–ZrO2 and SiO2–ZrO2 systems // J. Europ. Ceram. Soc. 2017. V. 37. № 3. P. 1105–1116.
  23. Rendtorff N.M., Grasso S., Hu C., Suarez G., Aglietti E. F., Sakka Y. Zircon-zirconia (ZrSiO4–ZrO2) dense ceramic composites by spark plasma sintering // J. Eur. Ceram. Soc. 2012. V. 32. № 4. P. 787–793.
  24. Кульметьева В.Б., Красный Б. Л., Тарасовский В. П., Красный А. Б. Цирконовая керамика с пониженной теплопроводностью // Конструкции из композиц. матер. 2009. № 3. С. 48–54.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема раздельного осаждения компонентов композиций ((1–х)(H2SiO3–ZrO(OH)2)–хHf(OH)4 для получения порошков-прекурсоров

Скачать (148KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Рентгеновские дифрактограммы порошков-прекурсоров (1–х)ZrSiO4–хHf(OH)4, полученных золь-гель методом, для х = 0.0 (1), 0.5 (2), 0.7 (3), 0.8 (4) и 1.0 (5); и штрих диаграмма ZrSiO4 из базы данных ICDD-PDF 2 2022

Скачать (167KB)
Метаданные
4. Рис. 3. ДСК кривые порошков-прекурсоров (1–х) ZrSiO4–хHf(OH)4, где х = 0.0 (кривая 1, штрих-2-х пунктирная), 0.5 (кривая 2, штрих-пунктирная), 0.7 (кривая 3, штриховая), 0.8 (кривая 4, пунктирная) и 1.0 (кривая 5, сплошная); а также соответствующие кривые ТГ (1, 2, 3, 4 и 5)

Скачать (163KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Рентгеновские дифрактограммы порошков номинального состава (1–x)ZrSiO4–xHfO2 после обжига при 850°C (2 ч), где х = 0.0 (1), 0.5 (2), 0.7 (3), 0.8 (4) и 1.0 (5), и штрих диаграмма ZrSiO4 из базы данных ICDD-PDF 2 2022

Скачать (123KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Рентгеновские дифрактограммы образцов номинального состава (1–x)ZrSiO4–xHfO2 после спекания при 1000°C (24 ч), где х = 0.0 (1), 0.5 (2), 0.7 (3), 0.8 (4) и 1.0 (5), и штрих диаграмма ZrSiO4 из базы данных ICDD-PDF 2 2022

Скачать (145KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Рентгеновские дифрактограммы образцов номинального состава (1–x)ZrSiO4–xHfO2 после спекания при 1200°C (24 ч), где х = 0.0 (1), 0.5 (2), 0.7 (3), 0.8 (4) и 1.0 (5), и штрих диаграмма HfO2 из базы данных ICDD-PDF 2 2022

Скачать (130KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Рентгеновские дифрактограммы ZrO2 (1) и HfO2 (2) после обжига при 1300°C (24 ч), и штрих диаграмма ZrO2 из базы данных ICDD-PDF 2 2022

Скачать (87KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Рентгеновские дифрактограммы образцов номинального состава (1–x)ZrSiO4–xHfO2 после спекания при 1300°C (24 ч), где х = 0.0 (1), 0.5 (2), 0.7 (3), 0.8 (4) и 1.0 (5), и штрих диаграмма HfO2 из базы данных ICDD-PDF 2 2022

Скачать (141KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».