Фазові перетворення після термічної обробки дисперсного порошку системи ZrO₂—Y₂O₃—CeO₂—Al₂O₃—СоО

Вивчено закономірності зміни фізико-хімічних властивостей дисперсного порошку на основі ZrO₂ системи ZrO₂—Y₂O₃—СеО₂—Al₂O₃—СоО, одержаного комбінованим методом гідротермального синтезу та механічного змішування, після термічної обробки в інтервалі 400—1300 °С. Встановлено, що процес утворення CoAl₂O₄...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2018
Main Authors:	Дуднік, О.В., Глабай, М.С., Тищенко, Я.С., Редько, В.П., Рубан, О.К.
Format:	Article
Language:	Ukrainian
Published:	Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України 2018
Series:	Адгезия расплавов и пайка материалов
Subjects:	Контактное взаимодействие твердых тел на границе с твердыми и жидкими фазами
Online Access:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/160562
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Фазові перетворення після термічної обробки дисперсного порошку системи ZrO₂—Y₂O₃—CeO₂—Al₂O₃—СоО / О.В. Дуднік, М.С. Глабай, Я.С. Тищенко, В.П. Редько, О.К. Рубан // Адгезия расплавов и пайка материалов. — 2018. — Вып. 51. — С. 62-70. — Бібліогр.: 16 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-160562
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1605622019-11-10T01:26:00Z Фазові перетворення після термічної обробки дисперсного порошку системи ZrO₂—Y₂O₃—CeO₂—Al₂O₃—СоО Дуднік, О.В. Глабай, М.С. Тищенко, Я.С. Редько, В.П. Рубан, О.К. Контактное взаимодействие твердых тел на границе с твердыми и жидкими фазами Вивчено закономірності зміни фізико-хімічних властивостей дисперсного порошку на основі ZrO₂ системи ZrO₂—Y₂O₃—СеО₂—Al₂O₃—СоО, одержаного комбінованим методом гідротермального синтезу та механічного змішування, після термічної обробки в інтервалі 400—1300 °С. Встановлено, що процес утворення CoAl₂O₄ супроводжується оборотним фазовим перетворенням Т-ZrO₂ → М-ZrO₂. Порошок характеризується високою активністю к спіканню. Одержані дані буде використано для мікроструктурного проектування композитів синього кольору на основі ZrO₂. Изучены закономерности изменения физико-химических свойств дисперсного порошка на основе ZrO₂ системы ZrO₂—Y₂O₃—CeO₂—Al₂O₃—СоО, полученного комбинированным методом гидро- термального синтеза и механического смешивания, при термической обработке в интервале 400—1300 °С. Установлено, что процесс образования CoAl₂O₄ сопровождается обратимым фазовым превражением Т-ZrO₂ → М-ZrO₂. Порошок характеризуется высокой активностью к спеканию. Полученные данные будут использованы для микроструктурного проектирования композитов синего цвета на основе ZrO₂. The variating of the physico-chemical properties of fine-grained powder based on ZrO₂ in the ZrO₂—Y₂O₃—CeO₂—Al₂O₃—СоО system, produced by the combined method of hydrothermal synthesis / mechanical mixing with heat treatment in the range from 400 to1300 °C was investigated. It was found that the formation of CoAl₂O₄ was accompanied by a reversible phase transformation of T-ZrO₂ → M-ZrO₂. The powder is characterized by high activity to sintering. The research results will be used for microstructural designing of blue composites based on ZrO₂. 2018 Article Фазові перетворення після термічної обробки дисперсного порошку системи ZrO₂—Y₂O₃—CeO₂—Al₂O₃—СоО / О.В. Дуднік, М.С. Глабай, Я.С. Тищенко, В.П. Редько, О.К. Рубан // Адгезия расплавов и пайка материалов. — 2018. — Вып. 51. — С. 62-70. — Бібліогр.: 16 назв. — укр. 0136-1732 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/160562 541.1+ 621.762:546-31 uk Адгезия расплавов и пайка материалов Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Контактное взаимодействие твердых тел на границе с твердыми и жидкими фазами Контактное взаимодействие твердых тел на границе с твердыми и жидкими фазами
spellingShingle	Контактное взаимодействие твердых тел на границе с твердыми и жидкими фазами Контактное взаимодействие твердых тел на границе с твердыми и жидкими фазами Дуднік, О.В. Глабай, М.С. Тищенко, Я.С. Редько, В.П. Рубан, О.К. Фазові перетворення після термічної обробки дисперсного порошку системи ZrO₂—Y₂O₃—CeO₂—Al₂O₃—СоО Адгезия расплавов и пайка материалов
description	Вивчено закономірності зміни фізико-хімічних властивостей дисперсного порошку на основі ZrO₂ системи ZrO₂—Y₂O₃—СеО₂—Al₂O₃—СоО, одержаного комбінованим методом гідротермального синтезу та механічного змішування, після термічної обробки в інтервалі 400—1300 °С. Встановлено, що процес утворення CoAl₂O₄ супроводжується оборотним фазовим перетворенням Т-ZrO₂ → М-ZrO₂. Порошок характеризується високою активністю к спіканню. Одержані дані буде використано для мікроструктурного проектування композитів синього кольору на основі ZrO₂.
format	Article
author	Дуднік, О.В. Глабай, М.С. Тищенко, Я.С. Редько, В.П. Рубан, О.К.
author_facet	Дуднік, О.В. Глабай, М.С. Тищенко, Я.С. Редько, В.П. Рубан, О.К.
author_sort	Дуднік, О.В.
title	Фазові перетворення після термічної обробки дисперсного порошку системи ZrO₂—Y₂O₃—CeO₂—Al₂O₃—СоО
title_short	Фазові перетворення після термічної обробки дисперсного порошку системи ZrO₂—Y₂O₃—CeO₂—Al₂O₃—СоО
title_full	Фазові перетворення після термічної обробки дисперсного порошку системи ZrO₂—Y₂O₃—CeO₂—Al₂O₃—СоО
title_fullStr	Фазові перетворення після термічної обробки дисперсного порошку системи ZrO₂—Y₂O₃—CeO₂—Al₂O₃—СоО
title_full_unstemmed	Фазові перетворення після термічної обробки дисперсного порошку системи ZrO₂—Y₂O₃—CeO₂—Al₂O₃—СоО
title_sort	фазові перетворення після термічної обробки дисперсного порошку системи zro₂—y₂o₃—ceo₂—al₂o₃—соо
publisher	Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України
publishDate	2018
topic_facet	Контактное взаимодействие твердых тел на границе с твердыми и жидкими фазами
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/160562
citation_txt	Фазові перетворення після термічної обробки дисперсного порошку системи ZrO₂—Y₂O₃—CeO₂—Al₂O₃—СоО / О.В. Дуднік, М.С. Глабай, Я.С. Тищенко, В.П. Редько, О.К. Рубан // Адгезия расплавов и пайка материалов. — 2018. — Вып. 51. — С. 62-70. — Бібліогр.: 16 назв. — укр.
series	Адгезия расплавов и пайка материалов
work_keys_str_mv	AT dudníkov fazovíperetvorennâpíslâtermíčnoíobrobkidispersnogoporoškusistemizro2y2o3ceo2al2o3soo AT glabajms fazovíperetvorennâpíslâtermíčnoíobrobkidispersnogoporoškusistemizro2y2o3ceo2al2o3soo AT tiŝenkoâs fazovíperetvorennâpíslâtermíčnoíobrobkidispersnogoporoškusistemizro2y2o3ceo2al2o3soo AT redʹkovp fazovíperetvorennâpíslâtermíčnoíobrobkidispersnogoporoškusistemizro2y2o3ceo2al2o3soo AT rubanok fazovíperetvorennâpíslâtermíčnoíobrobkidispersnogoporoškusistemizro2y2o3ceo2al2o3soo
first_indexed	2025-07-14T13:10:05Z
last_indexed	2025-07-14T13:10:05Z
_version_	1837627979031642112
fulltext	ISSN 0136-1732. Адгезия расплавов и пайка материалов, 2018. Вып. 51 62 УДК 541.1+ 621.762:546-31 О. В. Дуднік, М. С. Глабай, Я. С. Тищенко, В. П. Редько, О. К. Рубан* ФАЗОВІ ПЕРЕТВОРЕННЯ ПІСЛЯ ТЕРМІЧНОЇ ОБРОБКИ ДИСПЕРСНОГО ПОРОШКУ СИСТЕМИ ZrO 2—Y2O3—CeO2— Al 2O3—СоО Вивчено закономірності зміни фізико-хімічних властивостей дисперсного порошку на основі ZrO2 системи ZrO2—Y2O3—СеО2—Al 2O3—СоО, одержаного комбінованим методом гідротермального синтезу та механічного змішування, після термічної обробки в інтервалі 400—1300 оС. Встановлено, що процес утворення CoAl2O4 супроводжується оборотним фазовим перетворенням Т-ZrO2 → М-ZrO2. Порошок характеризується високою активністю к спіканню. Одержані дані буде використано для мікроструктурного проектування композитів синього кольору на основі ZrO2. Ключові слова: ZrO2, Al2O3, СоAl2O3, фазові перетворення, кольорові композити, мікроструктурне проектування. Вступ Кольорова кераміка на основі ZrO2 викликає зростаючий інтерес завдяки поєднанню високих механічних властивостей і зносостійкості з яскравим кольором, металевим блиском і відсутністю негативного впливу на живий організм [1]. В даний час кераміка має широкі області застосування для заміні декоративних металевих матеріалів, створення виробів оптичного призначення і ріжучого інструменту, в стоматології і ювелірній промисловості [1—3], для виготовлення зварювальних штифтів та роликів, які використовуються в автомобільній промисловості [4]. Колір кераміки на основі ZrO2 можна надати різними методами: обробкою матеріалів у відновному середовищі, фарбуванням рідиною або додаванням різних оксидів до вихідних порошків [5, 6]. Забарвленню композитів системи ZrO2—Y2O3—CeO2—Al 2O3—СоО у синій колір сприяє утворення алюмінату кобальту СоAl 2О4 після термічної обробки [2, 7]. Алюмінат кобальту синього кольору як пігмент відомий під назвою ”синій кобальт“ або ”синь Тенара“. Крім СоAl 2O4, синій пігмент може містити невелику кількість вільного Al2O3. Чистий СоА12О4 використовують як пігмент темно-синього кольору, а СоА12О4, що містить надлишок Al2O3, — як синій пігмент світлих тонів [8, 9]. Одним з факторів, що забезпечують унікальне поєднання фізико- механічних властивостей кераміки на основі ZrO2, є трансформаційне зміцнення внаслідок фазового переходу ZrO2 з тетрагональної модифікації (Т-ZrO2) в моноклінну (М-ZrO2), ініційованого прикладеною напругою [10]. Отже, дослідження впливу СоAl 2O4 на фазові переходи ZrO2 має науковий і технологічний інтерес. * О. В. Дуднік — доктор хімічних наук, старший науковий співробітник, завідуюча відділом Інституту проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, Київ; М. С. Глабай — провідний інженер цієї ж установи; Я. С. Тищенко — кандидат хімічних наук, cтарший науковий співробітник цієї ж установи; В. П. Редько — кандидат хімічних наук, старший науковий співробітник цієї ж установи; О. К. Рубан — науковий співробітник цієї ж установи.  О. В. Дуднік, М. С. Глабай, Я. С. Тищенко, В. П. Редько, О. К. Рубан, 2018 ISSN 0136-1732. Адгезия расплавов и пайка материалов, 2018. Вып. 51 63 Мета роботи — для мікроструктурного проектування композитів синього кольору на основі ZrO2 системи ZrO2—Y2O3—CeO2—Al 2O3— СоО встановити особливості зміни фазового складу дисперсного порошку, одержаного комбінованим методом гідротермального синтезу та механічного змішування, в процесі термічної обробки до 1300 °С. Для дослідження використано порошок складу (% (мас.)) 90ZrO2 (3Y2O3, 2CeO2)—10Al2O3, легований CoAl2O4. Склад твердого розчину на основі ZrO2 (% (моль))—95ZrO2—3Y2O3—2CeO2; вміст CoAl2O4 становить 25% (мас.). Позначимо склад порошку як 75ZA25CoA. Матеріали та методика експерименту Вихідними речовинами для синтезу дисперсного порошку обрано оксихлорид цирконію ZrОCl2·8Н2О, нітрати ітрію Y(NО3)3·6Н2O, церію Се(NО3)3·6Н2O та кобальту Co(NО3)2·6Н2O. Всі реактиви кваліфікації ХЧ. Використано порошок α-Al 2О3 марки Baіkalox 23810-1 (виробництва Universal Photonics Incorporated, USA) з питомою поверхнею 5,25 м2/г. Процес одержання вихідної суміші комплексного складу розділено на три етапи: гідротермальний синтез у лужному середовищі нанокристаліч- ного порошку твердого розчину на основі ZrO2; механічне змішування одержаного порошку з порошком α-Al2O3; додавання до суміші механічним змішуванням компонентів, необхідних для утворення CoAl2O4. Детально процес отримання вихідного порошку представлено в роботі [11]. Термічну обробку (ТО) одержаного дисперсного порошку проведено за температур 400, 550, 700, 850, 1000, 1150 та 1300 °С у лабораторній електропечі SNOL 7.2/1100 та муфельній печі. Витримка 1,5 год за кожної температури. Дослідження процесів, що відбуваються в дисперсному порошку після термічної обробки, проведено методами рентгенофазового (РФА), електронно-мікроскопічного та мікроструктурного аналізів. Рентге- нівські дослідження виконано на дифрактометрі ДРОН-1,5 (СuKα- випромінювання, швидкість сканування 1—4 град / хв). Розмір первин- них частинок розраховано за формулою Шеррера. Електронно-мікро- скопічні дослідження проведено на приладі Camebax SX-50. Мікроструктурний і фазовий аналізи здійснено петрографічним методом на мікроскопі МІН-8 з використанням стандартного набору імерсійних рідин (збільшення 60-620). Питома поверхня визначена за методом тепло- вої адсорбції азоту (БЕТ). Результати досліджень та їх обговорення За даними РФА, у вихідній суміші виявлено низькотемпературний метастабільний кубічний твердий розчин на основі ZrO2 (F-ZrO2) та α-Al 2O3. Мікроструктурний аналіз показав, що у суміші утворилися агломерати двох типів: прозорі ізотропні неправильної форми та дрібно- зернисті округлої форми, практично непрозорі. Крім того, присутні дрібнозерниста фаза з високим рельєфом та одиничні анізотропні зерна з високим рельєфом. Тобто в процесі механічного змішування суміші розпочався фазовий перехід F-ZrО2 → Т-ZrО2. ISSN 0136-1732. Адгезия расплавов и пайка материалов, 2018. Вып. 51 64 Рис. 1. Морфологія вихідного нанодисперсного порошку 75ZA25CoA Fig. 1. Morphology of the starting fine- grained powder 75ZA25CoA Питома поверхня вихідної суміші — 96 м 2/г. Морфологія суміші представлена на рис. 1. В порошку сформувалися “м’які” поруваті агломерати неправильної форми та щільніші агломерати багатогранної та округлої форм. Розмір всіх вказаних агломератів змінюється від 5 до 15 мкм. Вихідна суміш — це термодинамічна нерівноважна система, до складу якої входять два твердих розчини на основі ZrO2: метастабільний F-ZrO2 та Т-ZrO2; α-Al 2O3 та 25% (мас.) суміші для синтезу СоА12О4, до складу якої входять α-Al 2O3 та Со3О4 [12]. Відомо, що термодинамічно нерівноважна система за будь-яких умов прагне до рівноважного стану, яке визначається мінімумом вільної енергії. За умовами експерименту основний зовнішній чинник, який діє на вихідний порошок 75ZA25CoA, — температура. Отже, зменшення вільної енергії системи за умов експерименту обумовлено процесами фазоутворення і спікання. Результати РФА суміші після термічної обробки в інтервалі 400— 1300 оС представлено на рис. 2. Після 400 о С в суміші 75ZA25CoA ідентифіковано два твердих розчини на основі ZrO2 та α-Al 2O3 (рис. 2, а). З підвищенням температури до 700—850 оС додатково з’являються відбиття Со3О4 та М-ZrO2 (рис. 2, б, в). Алюмінат кобальту СоА12О4 можна ідентифікувати вже після ТО за 1000 оС (рис. 2, г). За результатами мікроструктурного аналізу встановлено, що окремі частинки СоА12О4 блакитного кольору утворюються у порошку вже після ТО за 850 оС. Дослідження вихідної суміші для синтезу СоА12О4 показали, що процес утворення алюмокобальтої шпінелі в ній проходить за температури 1000 оС. В цьому разі маємо порошок яскраво-блакитного кольору, до складу якого входить вже суміш Со3О4 та СоА12О4, а завершується процес після витримки за 1200 оС [12]. Характер поведінки залежності питомої поверхні порошку 75ZA25CoA в інтервалах ТО 400—850, 850—1000 та 1000—1300 оС обумовлений фазовими переходами ZrO2, перетвореннями оксидів кобальту, утворенням СоА12О4 та спіканням порошку (рис. 3). Поява СоА12О4 обумовлює і перегін на залежності від температури ТО 850 оС.. Характер залежності свідчить про активність порошку 75ZA25CoA до спікання за температури вище 1000 оС. Процес утворення СоА12О4 супроводжується оборотним фазовим перетворенням Т-ZrO2 → М-ZrO2 (рис. 2). Фазовий склад твердого розчину на основі ZrO2 в процесі термічної обробки змінюється немоно- тонно: максимального вмісту (48% (мас.)) М-ZrO2 досягає після ТО за 1000 оС, після чого його кількість зменшується до 6% (мас.) після ТО за 1300 оС (рис. 4). Розмір первинних частинок Т-ZrO2 збільшується від 8 до 25 нм, а розмір первинних частинок М-ZrO2 (16—20 нм) ISSN 0136-1732. Адгезия расплавов и пайка материалов, 2018. Вып. 51 65 Рис. 2. Рентгенограми порошку 75ZA25CoA після термічної обробки за температури 400 (а), 700 (б), 850 (в), 1000 (г), 1150 (д) та 1300 °С (е) Fig. 2. XRD patterns of the 75ZA25CoA powder after heat treatment at 400 (a), 700 (б), 850 (в), 1000 (г), 1150 (д) and 1300 °С (е) 2θ, град а б в г д е ISSN 0136-1732. Адгезия расплавов и пайка материалов, 2018. Вып. 51 66 400 600 800 1000 1200 1400 0 10 20 30 40 50 П и т о м а п о в е р х н я , м П и т о м а п о в е р х н я , м П и т о м а п о в е р х н я , м П и т о м а п о в е р х н я , м 22 22 /г/г /г/г Температура , Температура , Температура , Температура , оооо СССС Рис. 3 Залежність питомої поверхні порошку 75ZA25CoA від температури термічної обробки Fig. 3. Effect of heat treatment on the specific surface area of the fine — grained 75ZA25CoA powders 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 В м іс т ф аз и , % ( м ас ) Температура, оС Рис. 4. Зміна вмісту Т-ZrO2 (■) та М-ZrO2 (●) у порошку 75ZA25CoA після ТО в інтервалі 400—1300 оС Fig. 4. The content variations of T-ZrO2 (■) and M-ZrO2 (●) in the powder 75ZA25CoA at heat treatment in the range from 400 to 1300 oC ISSN 0136-1732. Адгезия расплавов и пайка материалов, 2018. Вып. 51 67 Зміна об’ємів елементарних комірок твердих розчинів на основі ZrO 2 після ТО в інтервалі 400—1300 оС Variations in the elemental cell volumes of solid solutions based on ZrO2 at heat treatment in the range from 400 to 1300 oC Об , єм комірки V⋅10-3 (нм)3 за температури (оС) Фаза 400 550 700 850 1000 1150 1300 F-ZrO2 131,55 131,25 131,03 - - - - T-ZrO2 136,89 136,64 136,69 137,01 137,38 137,03 137,13 M-ZrO2 - - - 138,82 139,61 139,60 139,01 майже не змінюється в процесі ТО. Об’єми елементарних комірок F-ZrO2, Т-ZrO2 та М-ZrO2 наведено у таблиці. Фазове перетворення Т-ZrO2 → М-ZrO2 відноситься до мартенситного типу, характеризується великою швидкістю за низьких температур. Мартенситне перетворення бездифузійне і проявляє атермальну кінетику. Лимітуючою стадією перетворення є утворення зародків, тому що кристали виростають майже миттєво. Перетворення досить швидко зупиняється з вичерпанням місць зародкоутворення і для його відновлення потрібен термодинамічний стимул [13]. Розміри частинок М-ZrO2, що утворилися, практично не змінилися в інтервалі 850— 1300 оС. Можна припустити, що в умовах експерименту припинилося утворення нових зародків зерен М-ZrO2 Це стало одним з факторів гальмування мартенситного фазового перетворення Т-ZrO2 → М-ZrO2 за умов експерименту. Дія мартенситного механізму перетворення тим імовірніше, чим менше структурних дефектів міститься в початковій фазі [13]. Твердий розчин на основі Т-ZrO2 є твердим розчином заміщення. За умовами збереження електронейтральності зі зміщенням іонами ітрію і церію іонів цирконію утворюються кисневі вакансії. Кількість цих вакансій залежить від хімічного складу твердого розчину, але не залежить від температури. Дефектність структури — основний фактор, що визначає стійкість метастабільних фаз ZrO2 [14]. В вихідній суміші для синтезу СоА12О4 використано Со3О4, отриманий з Co(NО3)2·6Н2O. За цих умов Со3О4 здатний розчиняти надмірну кількість кисню, який видаляється з нагріванням вище 850 °С [15]. За температури 900 °С утворюється α-фаза закису кобальту з надлишком кисню (~CoO1,07), яка повністю втрачає надлишковий кисень вище 1000 °С [15]. Присутність цього надлишкового кисню, ймовірно, зменшує концентрацію аніонних вакансій, що впливає на стабільність Т-ZrO2 в інтервалі 850—1150 оС. Крім того, в указаному інтервалі відбувається утворення СоА12О4 за участю СоО. Зниження об’єму елементарної комірки Т-ZrO2 після ТО за 1150 оС (таблиця), мабуть, ISSN 0136-1732. Адгезия расплавов и пайка материалов, 2018. Вып. 51 68 зумовлено збільшенням кількості кисневих вакансій в процесі утворення СоА12О4, що підвищує стабільність Т-ZrO2. Зниження кількості М-ZrO2 (рис 4) після ТО дисперсного порошку 75ZA25CoA в інтервалі 1000—1300 оС зумовлено і тим, що у цьому інтервалі стабільною фазою є Т-ZrO2 відповідно до кількості стабілізаторів у вихідному твердому розчині на основі ZrO2. Це відповідає зниженню вільної енергії термодинамічно нерівноважної системи, якою є дисперсний порошок 75ZA25CoA, в напрямку руху до рівноважного стану. Активність твердофазних реагентів залежить не тільки від їх хімічної і фазової індивідуальності, але і від відмінності в стані кристалічної гратки завдяки утворенням в ній різних видів дефектів. Тверді тіла під час або в результаті фазових перетворень мають підвищену реакційну здатність (ефект Хедвала) [16]. Це пояснює наступне спостереження. Дослідження вихідної суміші для синтезу СоА12О4 показало, що процес утворення шпінелі завершується за температури 1200 о С, порошок набуває насиченого блакитного кольору [12]. На рис. 2 видно, що в процесі ТО СоА12О4 утворилася в порошку 75ZA25CoA вже після 1150 оС, а окремі кристали СоА12О4, як вже було зазначено, виявлено вже після ТО за 850 о С. Таким чином, після ТО процеси фазового перетворення ZrO2 та утворення СоА12О4 характеризуються взаємним впливом, що приводить до зниження температури утворення СоА12О4 у дисперсному порошку 75ZA25CoA. Висновки Визначено, що термічна обробка дисперсного порошку системи ZrO2— Y2O3—CeO2—Al 2O3—СоО внаслідок утворення СоAl 2O4 супроводжується оборотним фазовим перетворенням тетрагонального твердого розчину на основі ZrO2 в моноклінний ZrO2. Встановлені закономірності дозволяють прогнозувати особливості фазових перетворень та утворення мікроструктури композитів на основі ZrO2, забарвлених у синій колір, у процесі спікання. РЕЗЮМЕ. Изучены закономерности изменения физико-химических свойств дисперсного порошка на основе ZrO2 системы ZrO2—Y2O3— CeO2—Al 2O3—СоО, полученного комбинированным методом гидро- термального синтеза и механического смешивания, при термической обработке в интервале 400—1300 °С. Установлено, что процесс образования CoAl2O4 сопровождается обратимым фазовым превраже- нием Т-ZrO2 → М-ZrO2. Порошок характеризуется высокой активностью к спеканию. Полученные данные будут использованы для микроструктурного проектирования композитов синего цвета на основе ZrO2. Ключевые слова: ZrO2, Al2O3, СоAl2O3, фазовые превращения, цветные композиты, микроструктурное проектирование. ISSN 0136-1732. Адгезия расплавов и пайка материалов, 2018. Вып. 51 69 1. Wang Wei. Fabrication of blue-colored zirconia ceramics via heterogeneous nucleation method / [Wei Wang, Zhipeng Xie, Guanwei Liu, and Weiyou Yang] // Crystal Growth & Design. — 2009. — 9, No. 10. — Р. 4373—4377. 2. Dudnik E. V. Nanocrystalline powders in ZrO2–Y2O3–CeO2–Al2O3–CoO system for microstructural design of ZrO2-bazed color composites / [E. V. Dudnik, V. V. Tsukrenko, M. S. Glabai et al.] // Powder Metallurgy and Metal Ceramics. — 2017. — 56, No. 7—8. — Р. 407—415 . 3. Willems E. Iron oxide colouring of highly-translucent 3Y-TZP ceramics for dental restorations / [E. Willems, F. Zhanga, B. Van Meerbeek, J. Vleugels] // J. Eur. Ceram. Soc., https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2018.09.043 4. Arife Yurdakul. One-step hydrothermal synthesis of yttria-stabilized tetragonal zirconia polycrystalline nanopowders for blue-colored zirconia- cobalt aluminate spinel composite ceramics /Arife Yurdakul, Hasan Gocmez // Ceram. Int. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.11.240 5. Holz L. Effect of Fe2O3 doping on colour and mechanical properties of Y-TZP ceramics / [L. Holz, J. Macias, N. Vitorino et al.] // Ibid. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.06.273 6. Willems E. Iron oxide colouring of highly-translucent 3Y-TZP ceramics for dental restorations / [E. Willems, F. Zhang, B. Van Meerbeek, J. Vleugels] // J. Eur. Ceram. Soc. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2018.09.043 7. Shevchenko A. V. * Microstructural design of bioinert composites in the ZrO2—Y2O3—CeO2—Al 2O3—CoO system / [A. V. Shevchenko*, E. V. Dudnik, V. V. Tsukrenko et al.] // Powder Metallurgy and Metal Ceramics. — 2013. — 51, No. 11—12. — Р. 724—733. 8. Беленький Е. Ф. Химия и технология пигментов. — Л. : Гос. науч.- техн. изд-во хим. лит-ры, 1960. — 756 с. 9. Aguilar-Elguézabal. Bocanegra-bernal synthesis of CoAlO /AlO nanopar- ticlesfor ceramic blue pigments / [Aguilar-Elguézabal, M. Román- Aguirre, L. De la Torre-Sáenz, P. Pizá-Ruiz] // Ceram. Int. — 2017. — 43, іs. 17. — P. 15254—15257. 10. Hannink R. H. J. Transformation toughening in zirconia – containing ceramics / R. H. J. Hannink, P. M. Kelly, B. С. Muddle // J. Amer. Ceram. Soc. — 2000. — 83, No. 3. — P. 461—487. 11. Глабай М. С. Синтез і властивості нанокристалічних порошків складу 90% (мас.) ZrO2 (3Y2O3, 2CeO2)—10% (мас.) Al2O3, леґованих CoAl2O4 / [М. С. Глабай, В. П. Редько, В. В. Цукренко та ін.] // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології. — 2017. — 15, № 2. — C. 319—328. 12. Глабай М. С. Визначення умов синтезу порошку СоAl 2О4 для створення кольорових композитів системи ZrO2—Y2O3—CeO2— Al 2O3—СоО / М. С. Глабай, В. П. Редько, О. В. Дуднік // Современные проблемы физического материаловедения. — К. : Ин-т пробл. материаловедения НАН Украины. — 2017. — Вып. 26. — С. 37—42. ISSN 0136-1732. Адгезия расплавов и пайка материалов, 2018. Вып. 51 70 13. Курдюмов А. В. Фазовые превращения в материалах // Т. 1. Неорганическое материаловедение. —. Киев : Наук. думка, 2008. — С. 550—567. 14. Стрекаловский В. Н. Оксиды с примесной разупорядоченностью: состав, структура, фазовые превращения / В. Н. Стрекаловский, Ю. М. Полежаєв, С. Ф. Пальгуев. — М. : Наука, 1987. — 160 с. 15. Атанасян Т. К. Неорганическая химия: Часть I. Поверхностные явления на границе оксид/электролит в кислых средах / Т. К. Атанасян, И. Г. Горичев, Е. А. Якушева. — М. : Прометей, 2013. — 166 с. 16. Олейник Г. С. Микроструктурные особенности контактного взаимодействия в системе частиц алмаза и вюртцитного нитрида бора при высоких давлении и температуре / [Г. С. Олейник, В. М. Волкогон, С. К. Аврамчук и др.] // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент — техника и технология его изготовления и применения. — К. : Ин-т сверхтвердых материалов НАН Украины. — 2012. — Вып. 15. — С. 315—320. Надійшла 22.09.18 Dudnik O. V., Glabai M. S., Tishchenko Ya. S., Red’ko V. P., Ruban O. K. Phase transformations at the heat treatment of disperse powder in the ZrO 2—Y2O3—CeO2—Al 2O3—CoO system The variating of the physico-chemical properties of fine-grained powder based on ZrO2 in the ZrO2—Y2O3—CeO2—Al 2O3—СоО system, produced by the combined method of hydrothermal synthesis / mechanical mixing with heat treatment in the range from 400 to1300 °C was investigated. It was found that the formation of CoAl2O4 was accompanied by a reversible phase transformation of T-ZrO2 → M-ZrO2. The powder is characterized by high activity to sintering. The research results will be used for microstructural designing of blue composites based on ZrO2. Keywords: ZrO2, Al2O3, CoAl2O3, phase transformations, color composites, microstructural design.

Фазові перетворення після термічної обробки дисперсного порошку системи ZrO₂—Y₂O₃—CeO₂—Al₂O₃—СоО

Institution

Similar Items