Труды КНЦ (Технические науки вып.2/2023(14))

Li 2 O-ZnO-TiO 2 , в частности Li 2 ZnTi 3 Os [1-3]. Авторами [3] сообщается, что указанное соединение демонстрирует ег = 25,6, при этом температура спекания керамики на его основе составляет 1075 °С. Проблема недостаточно низкой температуры спекания керамики решается введением спекающих добавок, образующих жидкую фазу в ходе обжига [1, 2, 4-6]. Кроме этого, данное соединение имеет сложный оксидный состав и формирует широкий ряд твердых растворов, что сказывается на стехиометричности и термической стабильности соединения при его синтезе и дальнейшем спекании. Это, в свою очередь, может оказать негативное влияние на диэлектрические свойства керамики на его основе. Поэтому целесообразно исследовать ход фазообразований и определить условия синтеза соединения Li2ZnTi3Os, которые позволяют получить монофазный и при этом термически стабильный порошок. Имеется ряд работ [7-10], посвященных указанной проблеме, однако в них рассмотрен ход фазовых превращений в диапазоне температур 700-900 °С, при этом получаемые порошки следует считать крайне активными к дальнейшему спеканию. Целесообразно исследовать температурный интервал 900-1200 °С, так как некоторое увеличение температуры синтеза способствует совершенствованию структуры порошков, то есть повышению их инертности при дальнейшем спекании при температурах менее 961 °С. Таким образом целью работы являлось получение порошка Li2ZnTi3Os заданного фазового и гранулометрического состава по спековой технологии для разработки на его основе низкотемпературной сообжиговой керамики. Экспериментальная часть В качестве исходных материалов для синтеза Li2ZnTi3Os использовали Li2CO3, ZnO и TiO 2 в форме рутила квалификации «ч» и выше. Для равномерного распределения компонентов по объему порошки исходных компонентов в соответствии со стехиометрией и учетом потерь при прокаливании смешивали в валковой мельнице в фарфоровом барабане по мокрому способу с корундовыми мелющими телами в течение 24 ч. В качестве дисперсионной среды использовали ацетон, а соотношение порошок : мелющие тела составляло 1 : 2. После смешения, полученную суспензию высушивали при 75 °С, а порошок протирали через сито № 05 дважды. Для исследования влияния температуры синтеза на фазовый состав шихты ее термообработку проводили в корундовых тиглях в свободной засыпке в камерной печи с карбидкремниевыми нагревателями. Синтез осуществляли при температурах 900-1200 °С с шагом 100 °С, выдержка при конечных температурах составляла 2-6 ч. После синтеза порошки дезагрегировали в фарфоровой ступке, а затем просеивали через сито № 05 два раза. По результатам рентгенофазового анализа (РФА), полученным на дифрактометре «ДРОН-3М», определяли фазовый состав порошков после термообработки и рассчитывали рентгеновскую плотность. Дополнительно фазовый состав синтезированных порошков изучали при помощи поляризационного микроскопа «Полам P-211» иммерсионным методом. Изучение морфологии частиц синтезированных порошков проводили при помощи сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). Микроскопические исследования выполнены на оборудовании Центра коллективного пользования имени Д. И. Менделеева. Так как в производстве LTCC-керамики, в частности при ее формовании методом пленочного литья, используют порошки с площадью удельной поверхности 8000 см2/г и более [1, 2, 6, 11], проводили измельчение порошков в валковой мельнице по мокрому способу в среде ацетона. Время помола составляло 24 ч, а отношение порошок : мелющие тела составляло 1 : 4. После измельчения суспензию высушивали и полученный порошок протирали через сито № 05. Распределение частиц по размерам изучали по результатам лазерной дифракции, полученным на дифрактометре Analysette 22, а площадь удельной поверхности рассчитывали из результатов, полученных методом газопроницаемости. Результаты и их обсуждение Результаты РФА для порошков, синтезированных при температурах 900-1200 °С и выдержке 4 ч, представлены на рис. 1. Согласно полученным данным, уже при температуре синтеза 900 °С образование фазы Li2ZnTi3Os происходит в полной мере — 100 % порошка соответствуют искомому трехкомпонентному соединению. Увеличение температуры синтеза вплоть до 1200 °С не приводит к изменению фазового состава. Рассчитываемая рентгеновская плотность (таблица) также возрастает с повышением температуры, за исключением синтеза при 1100 °С. Кроме этого, согласно результатам оптическоймикроскопии, при температуре 1100 °Снаблюдаетсяраспад тройного соединения с формированием Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 2. С. 56-60. Transactions of the Kala Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 2. P. 56-60. © Вершинин Д. И., Поскотинова А. М., Шургая Н. С., 2023 57