Труды КНЦ вып. 5(ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 2/2021(12)

Для МА-смеси общие потери массы по результатам ТГ заметно больше: они равны 2,25 мас. % (рис. 2, б), что связано с гидратацией и карбонизацией смеси в согласии с данными ИК-спектроскопии (рис. 1). В области температур 1000-1300 °С вид кривой ДСК обусловлен, по-видимому, наложением эндоэффектов разложения карбонатных групп и экзотермического образования цирконата иттербия. Экзопик на кривой ДСК при 1236 °С отвечает, вероятно, кристаллизации Yb 4 Zr 3 Oi 2 и, как следует из данных ТГ (рис. 2, б), сопровождается термолизом остаточных СОз- групп. Также необходимо отметить, что при изотермической термообработке МА- смеси полная ее декарбонизация, по данным ИК-спектроскопии, достигается после прокаливания при 1100 °С в течение 3 часов (рис. 1 ). Рентгенограммы МА-смеси, которая прокалена при различных температурах, изображены на рис. 3. Стоит подчеркнуть, что кристаллизация цирконата иттербия Yb 4 Zr 3 Oi 2 (PDF № 04-008-8373) более интенсивно протекает при температуре прокаливания выше 1000 °С. В МА- смеси, по данным химического анализа, содержалось около 1 % Fe за счет самоистирания шаров и барабана мельницы (намола), что привело при термообработке к образованию примесной фазы YbFeO 3 (рис. 3). Для предотвращения загрязнения продукта синтеза целесообразно проводить МА с использованием шаров из металлического циркония и стальных барабанов, футерованных цирконием. В этом случае намол в ходе термообработки будет окисляться до одного из реагентов — ZrO 2 . Эффективный размер кристаллитов D Yb 4 Zr 3 O 12 был оценен по уширению линии основного дифракционного пика (20 = 29,90°) с использованием формулы Шеррера [13]: Рис. 3. Рентгенограммы механоактивированной смеси оксидов иттербия и циркония после термической обработки в течение 3 часов при различных температурах. Звездочкой обозначены рефлексы Yb 4 Zr 3 O 12 (PDF № 04-008-8373). Примесная фаза YbFeO 3 (PDF № 00-023-0730) обозначена символом «v» D = - B ■cos 0 где X — длина волны излучения, B — интегральная ширина отражения (в 2 0 ), 0 — угол дифракции. Для механоактивированной смеси оксидов, прокаленной при температуре 900, 1000, 1100, 1200 и 1300 °C, результаты расчета D представлены на рис. 4. Из него видно, что с увеличением температуры размеры кристаллитов растут в диапазоне 12-436 нм. По итогам проведенных исследований можно сделать следующие выводы. Нанокристаллический Yb 4 Zr 3 O 12 синтезирован твердофазным способом с применением предварительной механоактивации смеси оксидов иттербия и циркония в центробежно-планетарной мельнице АГО-2 в течение 10 мин и последующим прокаливанием при температуре 900-1200 °С в течение 3 часов. Механоактивация смеси Yb 2 0 3 и ZrO 2 сопровождается ее гидратацией и карбонизацией в результате поглощения атмосферной влаги и углекислого газа. Полное протекание синтеза цирконата иттербия с удалением летучих примесей (воды и СО 2 ) из механоактивированной смеси происходит при ее нагревании в течение 3 часов при температуре 1100 °С. 1 5 6