Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) Часть 2)

Кристаллизация аморфного ZrO2 происходит разными путями и сопровождается переходом низкотемпературных модификаций тетрагонального (t-ZrO2) и моноклинного (m'-ZrO2) диоксида циркония в высокотемпературную моноклинную модификацию (m-ZrO2) в интервале температур 500-1000 °С в зависимости от прекурсора, способа получения и скорости нагревания [13-16]. Процесс образования t'-ZrO2 сопровождается экзоэффектами с максимумами при 462 °С для ZrO 2 , 455 °С для ZrO2/0,046CeO2, 438 °С для ZrO2/0,220CeO2. Присутствие OeO снижает температуру образования t'-ZrO 2 . (Oбразование кубического оксида церия протекает при температуре 450-600°С и зависит от предыстории его получения [17]). Трансформации низкотемпературной тетрагональной модификации t -ZrO2 в высокотемпературную моноклинную модификацию m-ZrO 2 соответствуют экзоэффекты 895 °С для ZrO 2 , 870 °С для ZrO2/0,046CeO2, 870 °С для ZrO2/0,220CeO2 Таким образом, отмечается влияние OeO на указанный процесс [10]. Полученные результаты хорошо согласуются с известными литературными данными [13, 16, 18, 19, 20]. В интервале 1100 °С [14, 18] — 1170 °С [21] высокотемпературная моноклинная модификация диоксида циркония (m-ZrO2) трансформируется в высокотемпературную тетрагональную модификацию t-ZrO 2 (m-ZrO 2 ^ t-ZrO 2 ). Процесс представляет собой бездиффузионный мартенситный обратимый фазовый переход с изменением объема ячейки. В присутствии стабилизирующей добавки CeO 2 переходу соответствуют экзоэффекты 1100 °С для ZrO 2 , 1085 °С для ZrO2/0,046CeO2 и 990 °С для ZrO2/0,220CeO2 [10], что значительно ниже температур перехода m-ZrO2 ^ t-ZrO2, наблюдаемого в присутствии других стабилизирующих добавок 1100-1170 °С [14, 18, 21]. В случае стабилизации матрицы на основе ZrO 2 добавками СeO 2 и Y 2 O 3 в композиционном материале [22] экзоэффект 1150 °С находится в интервале, соответствующем указанным литературным данным. Oбразование гексаалюминатом лантана (La0,85Y0,15AlnO18) происходит при температуре 1200 oC (экзоэффект) [22]. В то же время в системе CeO 2 -Y 2 O 3 -ZrO 2 образуются твердые растворы, обладающие моноклинной, тетрагональной или кубической кристаллической решеткой, соединения определенного состава отсутствуют. Oбразованию твердого раствора в этой системе отвечают эндоэффекты 1200, 1230, 1328 и 1363 [13]. Можно предположить, что при образовании твердого раствора в системе CeO2-Y2O3-ZrO2 (I), первый эффект которого совпадает с температурой образования La0,85Y0,15AlnO18 (II), эндоэффект I суммируется с экзоэффектом II. Выше 2370 °С ZrO 2 переходит в кубическую фазу (c-ZrO 2 ), стабильную до 2680 °С [21]. Экспериментальная часть Компоненты керамического композита сложного состава синтезированы золь-гель методом. Смешанные золи состава (1-x)ZrO2xCeO2 получены гидролизом растворов ZrOCh и CeCl3. Золи ( 1 -x-y)ZrO 2 -(x->’)CeO 2 >’Y 2 O3 получены с использованием золя (1-x)ZrO2xCeO2 и раствора Y(NO3)3. Синтез частиц La0,85Y0,15AlnO18 осуществляли посредством проведения гидролиза смешанного раствора Al(NO 3 ) 3 , La(NO 3)3 и Y(NO 3 ) 3 , в котором все компоненты взяты в стехиометрических количествах. Нановолокна Al 2 O 3 , полученные по оригинальной методике из органо-неорганического композита с использованием золь-гель состояния исходных компонентов [23], обозначены AhO^™ Нановолокна Al2O3, полученные из алюминиевой проволоки методом электровзрыва (ЗАO «Новосибирские наноматериалы»), обозначены A h O ^ . Введение волокон в состав композита осуществлялось на конечной стадии получения золя, дисперсная фаза которого включает в себя все компоненты композиционного материала по схеме, предложенной ранее в работе [24]. Изучение термических превращений ксерогелей композиционного материала проводилось методом термического анализа и дифференциальной сканирующей калориметрии (ТГ-ДСК) на приборе “NETZSCH STA 409 PC”. Измерения проводили в динамическом режиме от 25 до 1400 °С со скоростью нагревания 10 °С/мин в алундовых тиглях на воздухе. Oбразцы композита получены по керамической технологии. Формование образцов осуществлялось методом полусухого прессования при одноосном нагружении, в качестве технологической связки использовали воск в CCl4. Oбжиг проводили ступенчато на воздухе в электрических печах с карборундовыми нагревателями от 500 до 1600 °С. Спеченные образцы композита получены при температуре 1600 0С со скоростью нагревания 10 ^ /м и н и изотермической выдержкой в течение 20 ч на воздухе. В данной работе представлены результаты изучения влияния происхождения армирующих волокон, содержания стабилизирующих добавок на температуру трансформаций модификаций диоксида циркония, на основе которого получен керамический композиционный материал. Материал состоит из диоксида циркония (ZrO2), стабилизированного оксидами церия ^ e O 2) и иттрия (Y2O3), наполненного гексаалюминатом лантана (La0,8 5 Y01 5 Al11O18), модифицированного оксидом иттрия (Y2O3). Композит усилен нановолокнами оксида алюминия (Al 2 O 3 ), полученными разными методами. 552