Труды КНЦ вып.3 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 1/2019(10))

DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2019.10.1.249-254 УДК 546.831.4, 666.9-12 М. А. Гольдберг, Т. О. Оболкина, С. В. Смирнов, О. А. Антонова, Д. Д. Титов Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН, г. Москва, Россия ВЛИЯНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ НА СВОЙСТВА И ТЕМПЕРАТУРУ СПЕКАНИЯ КЕРАМИКИ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ ZrO 2 — Al 2 O 3 Аннотация. Данная статья посвящена исследованию влияния добавок переходных металлов, таких как кобальт, железо, марганец, на свойства и температуру спекания керамического материала на основе диоксида циркония с содержанием оксида алюминия 10 мас. %. Показано, что введение добавок оксидов способствовало существенному росту прочности спеченных керамических материалов ZrO2 — 10 % AI 2 O 3 . Максимальная прочность при изгибе составляла более 800 МПа (спекание при 1450 °С), пористость менее 1 %. Ключевые слова: керамика, композит, диоксид циркония, оксид алюминия, спекание. M. A. Goldberg, T. O. Obolkina, S. V. Smirnov, O. A. Antonova, D. D. Titov Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia THE EFFECT OF TRANSITIONAL METALS ON THE PROPERTIES AND TEMPERATURE OF THE SINTERING CERAMICS BASED ON THE SYSTEM ZrO 2 — AI 2 O 3 Abstract. This article is devoted to the study of the influence of additives of transition metals (cobalt, iron, manganese) on the properties and sintering temperature of a ceramic material based on zirconium dioxide with an alumina content of 10 % by weight. It was shown that the addition of oxides provided a high increase in strength of the sintered ceramic materials ZrO 2 — 10 % Al 2 O 3 . The maximum bending strength of the components is more than 800 MPa (sintering at 1450 ° C) and the porosity is less than 1 %. Keywords: ceramic material, composite, zirconium dioxide, aluminum oxide, sintering. Материалы для эндопротезов тазобедренных суставов должны быть биоинертными, износостойкими, коррозионностойкими, прочными и трещиностойкими. Наиболее перспективными в данном направлении являются керамические материалы на основе системы «диоксид циркония — оксид алюминия» (ZrO 2 — Al 2 O 3 ). Однако стоимость таких материалов из-за высокой температуры спекания (1600-1750 °С) остается основным недостатком, который препятствует полному внедрению в область медицины. Для достижения высоких температур применяется дорогостоящее и менее производительное оборудование (горячее прессование). Снижение температуры спекания позволит применять традиционные методы получения керамических материалов. Одним из эффективных способов снижения температуры спекания и получения наноразмерной структуры является введение добавок. В последнее время появились исследования, направленные на комплексное введение добавок, — вместе с добавками-стабилизаторами вводят оксидные добавки, понижающие температуру спекания материала, и добавки, препятствующие рекристаллизации [1-3]. Действие добавок, понижающих температуру спекания, основано на внедрении в решетку катионов отличной валентности или катионов с большим или меньшим радиусами по сравнению с катионом Zr 4+ [3, 4]. В результате введения таких добавок в решетке кристаллического материала образуются многочисленные дефекты, способствующие интенсификации спекания. 249