Influence of synthesis conditions on the properties of powders and ceramics based on zirconium dioxide, partially stabilized with yttrium oxide

Целью работы является синтез ксерогелей состава 95.5 мол. % ZrO2–4.5 мол. % Y2O3 методом совместного осаждения гидроксидов при перемешивании магнитной мешалкой и при интенсивном микросмешении в микровихревом струйном аппарате со встречными закрученными потоками с последующей низкотемпературной обработкой осадков, получение порошков и керамики на их основе и исследование физико-химических свойств полученных материалов. При смешении исходных растворов солей с раствором осадителя в микрореакторе с интенсивно закрученными потоками происходит диссипация потенциальной и кинетической энергии потоков, т. е. их трансформация в энергию микровихрей, и в конечном счете приводит к многократному улучшению качества микросмешения на ионном и молекулярном уровне (до 2400 раз в данном аппарате по сравнению с реактором с магнитной мешалкой). Это способствует началу кристаллизации твердого раствора диоксида циркония в ксерогеле. Поверхность частиц ксерогелей, полученных в микрореакторе, обладает большей избыточной энергией по сравнению с соосажденным ксерогелем, что приводит к адсорбции молекул воды на поверхности частиц, образованию гидроксокомплексов и, как следствие, полимеризации, агрегации частиц. В свою очередь, это влечет за собой образование крупных агломератов в порошках в результате обжига, что в дальнейшем затрудняет диффузию частиц в поровое пространство в процессе спекания, делая керамику более пористой. Установлено, что независимо от метода синтеза ксерогелей полученные их обжигом порошки представляют собой тетрагональный (псевдокубический) твердый раствор t ʹ-ZrО2. Применение микрореактора с интенсивно закрученными потоками в режиме 500/2.5 позволило при дальнейшей термообработке порошков получить двухфазную керамику, состоящую из смеси кубического и тетрагонального диоксида циркония с преобладанием c-ZrO2, имеющую высокое значение модуля упругости.