Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) часть 1)

Следует отметить подобие характера распределения частиц исходных порошков и зерен в спеченной из них при 600 и 800 °С керамике (рис. 2, б, в). Максимальный размер агрегатов в этом случае не превышал 18 мкм (600 °С) и 14 мкм (800 °С). Согласно гистограммам увеличение содержания фторид-ионов в структуре ГАП способствует более равномерному распределению частиц по размерам и уменьшению среднего размера частиц. Для образца Саю(Р 0 4 )бР 2 максимум на кривой распределения частиц по размерам в порошке соответствует максимуму на кривой распределения зерен по размерам в структуре керамики при 600 и 800 °С (рис. 2, 3), т. е. размер зерна керамики на основе Саю(Р 0 4 )бР 2 фактически определяется размером первичного агрегата, что подтверждает наследование керамикой структуры исходного порошка для данного образца. Наследование керамикой структуры нанопорошков положительно сказывается на ее прочностных характеристиках (табл.). Изменение микротвердости исследуемых образцов в зависимости от температуры Образец Микротвердость, ед. тв (HV) 25 °С 400 °С 600 °С 800 °С 1000 °С Саю(Р04)б(0И)2 52 53 75 87 183 Саю(Р04)б(0И)2-15 % Са'2 67 138 128 331 978 Саю(Р04)б(0И)' 77 36 151 277 444 Са10(Р04)б(0И)0,5'1,5 87 76 137 304 312 Саю(Р04)б'2 115 81 199 309 257 Взаимодействие в системе Саю(Р04)б(0И)2-15 % CaF 2 с образованием ФАП в процессе отжига при 1000 °С сопровождается равномерным распределением частиц и уменьшением размера зерна до ~ 1 мкм. Для отожженных при той же температуре образцов Саю(Р 0 4 )б( 0 И ^ и Саю(Р 0 4 )б( 0 Н )о ^ 1,5 характерны ассиметричные одномодальные кривые с протяженными «хвостами» в области больших размеров, указывающие на значительную агрегацию первичных частиц (рис. 2, г). Разброс значений составляет 5-70 мкм для Са 1 о(Р 0 4 )б( 0 Н ^ и 3-59 мкм для Саю(Р 0 4 )б( 0 Н )о ^ 1 , 5 . Анализ кривых распределения при 1000 °С (рис. 2, г) позволяет сделать предположение, что с увеличением содержания фтора в структуре ГАП скорость рекристаллизационных процессов возрастает. Так, для состава Са10(Р04^ 2 при этой температуре прослеживается появление вторичных агрегатов (~ 2 % от общего числа частиц), на что указывает характерное бимодальное распределение с двумя максимумами, отвечающими первичным агрегатам (в области размеров частиц 0,7-1,2 мкм) и вторичным агрегатам (в области 3-12 мкм). Для образцов Са 1 о(Р 0 4 )б( 0 Н) 2 -.^ ';1: при этой температуре прослеживается обратное влияние степени анионного замещения на прочностные характеристики: микротвердость снижается с увеличением степени замещения фторид-ионами. Снижение показателей микротвердости происходит вследствие разнозернистости, характерной для вторичной рекристаллизации (табл.). В результате исследований установлено, что наличие фторид-ионов в составе образца как при ведении их в структуру на этапе синтеза, так и в составе композитов Са10(Р04)6(0И)2- С а '2оказывает существенное влияние на микроструктуру и, как следствие, на прочностные свойства материала. Введение фторид-ионов обеспечивает наследование керамикой исходной наноразмерной структуры. Несмотря на термообработку, способствующую укрупнению частиц, наличие Саю(Р 0 4 ^ 2 в составе образца позволяет сохранить высокодисперсное состояние, что обеспечивает получение мелкозернистой керамики, обладающей большей прочностью. Наименьшим размером частиц и максимальными прочностными характеристиками среди исследуемых образцов обладают Саю(Р04)б(0И)2-15 % Са ' 2 и Саю(Р 0 4 № . Таким образом, композит Саю(Р04)б(0И)2-15 % Са ' 2 и фторзамещенный ГАП Саю(Р 0 4 )б( 0 И) 2 -х'х ( . = 1, 1,5, 2) отвечают требованиям, предъявляемым к порошковым материалам, пригодным для получения керамики. Зависимость показателей микротвердости от фазового состава образца, микроструктуры и температуры обжига позволит варьировать температурные режимы получения и эксплуатации керамических материалов с заданными свойствами. Работа выполнена в соответствии с государственным заданием и планами НИР ИХТТ УрО РАН (№AAAA-A16-116122810215-6). Литература 1. Баринов С. М., Комлев В. С. Биокерамика в медицине. М.: Наука, 2005. 284 с. 2. Влияние термообработки на спекание и прочность керамики из нанопорошков гидроксиапатита / И. B. Бакунова и др. // Материаловедение. 2010. № 12. С. 11-15. 3. Уплотнение нанопорошков гидроксиапатита с применением гидростатического прессования / Н. В. Петракова и др. // Материаловедение. 2016. № 11. С. 35-41. 4. Керамические материалы на основе гидроксиапатита, полученные из растворов различной концентрации / Т. В. Сафронова и др. // Неорганические материалы. 2007. Т. 43, № 8. С. 1005-1014. 241