Труды КНЦ (Технические науки вып.1/2022(13))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2022. Т. 13, № 1. С. 160-165. Transactions of the Kala Science Centre of RA s . Series: Engineering Sciences. 2022. Vol. 13, No. 1. P. 160-165. Научная статья УДК 546.64 : 546.831.4 : 54.31 : 53.091 doi:10.37614/2949-1215.2022.13.1.028 ПРИМЕНЕНИЕ МЕХАНОАКТИВАЦИИ ДЛЯ СИНТЕЗА Y2Zr>O7 ТВЕРДОФАЗНЫМ СПОСОБОМ Олег Алексеевич Кузьменков1, Александр Михайлович Калинкин 2 1Апатитский филиал Мурманского государственного технического университета, Апатиты, Россия, oleg.kuzmenkov@list.ru 2Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия, a.kalinkin@ksc.ru Аннотация Исследовано влияние механоактивации на синтез цирконата иттрия Y2Zr2O7 твердофазным методом. Механоактивация стехиометрической смеси оксидов циркония и иттрия проводилась в центробежно­ планетарной мельнице АГО-2 при центробежном факторе 40 g в течение 10 мин. С помощью рентгенофазового и комплексного термического анализов исследованы процессы, протекающие в ходе прокаливания исходной и механоактивированной смесей оксидов. Расчет размеров кристаллитов Y2Zr2O7, проведенный по формуле Шеррера, показал, что после прокаливания механоактивированной смеси ZrO 2 и Y 2 O 3 в интервале температур 1100-1200 °С в течение 3 ч образуется нанокристаллический цирконат иттрия. Ключевые слова: цирконат иттрия, твердофазный синтез, механоактивация, нанокристаллическое состояние Original article APPLICATION OF MECHANICAL ACTIVATION FOR THE SYNTHESIS OF Y2Zr>O7 BY THE SOLID-PHASE METHOD Oleg A. Kuzmenkov1, Aleksandr M. Kalinkin 2 1Apatity Branch of the Murmansk State Technical University, Apatity, Russia, oleg.kuzmenkov@list.ru 2I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences, Apatity, Russia, a.kalinkin@ksc.ru Abstract The effect of mechanical activation on the synthesis of yttrium zirconate Y2Zr2O7 by solid-phase method was studied. Mechanical activation of a stoichiometric mixture of zirconium and yttrium oxides was carried out inAGO-2 centrifugal planetary mill at a centrifugal factor of 40 g for 10 min. Using X-ray phase analysis and complex thermal analysis, the processes occurring during the calcination of the initial and mechanically activated mixture of oxides were investigated. The calculation of the sizes of Y2Zr2O7 crystallites, carried out according to the Scherrer formula, showed that after annealing the mechanically activated mixture of ZrO 2 and Y 2 O 3 in the temperature range of 1100-1200 °C for 3 h, nanocrystalline yttrium zirconate was formed. Keywords: yttrium zirconate, solid-phase synthesis, mechanical activation, nanocrystalline state Цирконаты редкоземельных элементов (РЗЭ) могут применяться в качестве материалов для иммобилизации радиоактивных отходов, для получения дисперсно-упрочненных оксидами сталей (конструкционных материалов активной зоны ядерных реакторов), а также в качестве катализаторов, термобарьерных покрытий и ионных проводников [1-7]. Усилия исследователей направлены на получение нанокристаллической керамики на основе цирконатов РЗЭ, поскольку такая керамика обладает повышенными функциональными характеристиками по сравнению с микрокристаллической [8, 9]. Авторами [2] был получен нанокристаллический цирконат иттрия Y2Zr2O7 твердофазным методом с использованием механоактивации (МА) в планетарной мельнице Fritsch Pulverisette (P5). МА смеси оксидов циркония и иттрия проводили в течение 5 ч, при этом использовали барабаны и шары из карбида вольфрама, соотношение шары : загрузка составляло 10 : 1. После прокаливания механоактивированной смеси при 1050 °С 30 мин средний размер кристаллитов синтезированного Y 2 Zr 2 O 7 со структурой разупорядоченного флюорита по данным просвечивающей электронной микроскопии составил 44 нм [2]. По сравнению с планетарной мельницей Fritsch Pulverisette эффективность центробежно-планетарной мельницы АГО-2 как механоактиватора существенно выше, что позволяет значительно снизить время МА. © Кузьменков О. А., Калинкин А. М., 2022 160