Фазовые превращения при нанокристаллизации аморфного оксида циркония
Исследованы фазовые превращения в процессе низкотемпературного спекания (200…350 ºС) при кристаллизации аморфного оксида циркония. Низкотемпературным спеканием достигнута относительная плотность нанокристаллического оксида циркония 0,71. Кристаллизация аморфного оксида циркония, полученного разложен...
Saved in:
| Published in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Date: | 2004 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2004
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80388 |
| 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: | Фазовые превращения при нанокристаллизации аморфного оксида циркония / С.В. Габелков, Р.В. Тарасов, Н.С. Полтавцев, Д.С. Логвинков, А.Г. Миронова // Вопросы атомной науки и техники. — 2004. — № 3. — С. 116-120. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860060457778282496 |
|---|---|
| author | Габелков, С.В. Тарасов, Р.В. Полтавцев, Н.С. Логвинков, Д.С. Миронова, А.Г. |
| author_facet | Габелков, С.В. Тарасов, Р.В. Полтавцев, Н.С. Логвинков, Д.С. Миронова, А.Г. |
| citation_txt | Фазовые превращения при нанокристаллизации аморфного оксида циркония / С.В. Габелков, Р.В. Тарасов, Н.С. Полтавцев, Д.С. Логвинков, А.Г. Миронова // Вопросы атомной науки и техники. — 2004. — № 3. — С. 116-120. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | Исследованы фазовые превращения в процессе низкотемпературного спекания (200…350 ºС) при кристаллизации аморфного оксида циркония. Низкотемпературным спеканием достигнута относительная плотность нанокристаллического оксида циркония 0,71. Кристаллизация аморфного оксида циркония, полученного разложением
карбоната, проходит с образованием преимущественно тетрагональной фазы (15…20 вес.% моноклинной) со
средним размером зерен 36±6 нм. С образованием только тетрагонального оксида циркония со средним размером
зерен 30±5 нм проходит кристаллизация при температуре 450 °C аморфного оксида циркония, полученного термическим разложением гидрооксида. Изучены условия формирования аморфных оксидов циркония при термическом разложении его карбоната и гидрооксида. Температура кристаллизации аморфного оксида циркония, полученного термическим разложением карбоната, ниже известной на 40 °С и составляет 350 °С.
Досліджено фазові перетворення в процесі низькотемпературного спікання (200...350ºС) при кристалізації
аморфного оксиду цирконію. Низькотемпературним спіканням досягнуто відносну густину нанокристалічного оксиду
цирконію 0,71. Кристалізація аморфного оксиду цирконію, одержаного розкладанням карбонату, проходить з
утворенням переважно тетрагональної фази (15...20 % ваг. моноклінної) з середнім розміром зерен 36±6 нм. З
утворенням тільки тетрагонального оксиду цирконію з середнім розміром зерен 30±5 нм проходить кристалізація при
температурі 450 °C аморфного оксиду цирконію, одержаного термічним розкладанням гідрооксиду. Вивчено умови
формування аморфних оксидів цирконію при термічному розкладанні його карбонату та гідрооксиду. Температура
кристалізації аморфного оксиду цирконію, одержаного термічним розкладанням карбонату, нижче відомої на 40 °С та
складає 350 °С.
Phase transformations into process low-temperature sintering (200...350ºС) are investigated at crystallization amorphous zirconia. Relative density of nanocrystal zirconia 0,71 is achieved by low-temperature sintering. Crystallization amorphous zirconia
received by decomposition of a carbonate, passes with formation of mainly tetragonal phase (15...20 % wt. monoclinic) with the
average size of grains 36±6 nm. Сrystallization amorphous zirconia received by thermal decomposition of hydroxide with formation only tetragonal zirconia with the average size of grains 30±5 nm is passing at temperature 450 °C. Conditions of formation
amorphous zirconia are investigated at thermal decomposition of its carbonate and hydroxides. The temperature of crystallization
amorphous zirconia received by thermal decomposition of a carbonate, below known on 40 °C also makes 350 °C.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:04:14Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 666.3-121
ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ПРИ НАНОКРИСТАЛЛИЗАЦИИ
АМОРФНОГО ОКСИДА ЦИРКОНИЯ
С.В. Габелков, Р.В. Тарасов, Н.С. Полтавцев, Д.С. Логвинков, А.Г. Миронова
ННЦ «Харьковский физико-технический институт»,
г. Харьков, Украина
Исследованы фазовые превращения в процессе низкотемпературного спекания (200…350 ºС) при кристаллиза-
ции аморфного оксида циркония. Низкотемпературным спеканием достигнута относительная плотность нанокри-
сталлического оксида циркония 0,71. Кристаллизация аморфного оксида циркония, полученного разложением
карбоната, проходит с образованием преимущественно тетрагональной фазы (15…20 вес.% моноклинной) со
средним размером зерен 36±6 нм. С образованием только тетрагонального оксида циркония со средним размером
зерен 30±5 нм проходит кристаллизация при температуре 450 °C аморфного оксида циркония, полученного тер-
мическим разложением гидрооксида. Изучены условия формирования аморфных оксидов циркония при термиче-
ском разложении его карбоната и гидрооксида. Температура кристаллизации аморфного оксида циркония, полу-
ченного термическим разложением карбоната, ниже известной на 40 °С и составляет 350 °С.
ВВЕДЕНИЕ
Для удовлетворения требований по повышению
надежности и экологической безопасности работы
объектов ядерной энергетики необходимо создание
новых материалов с применением наукоемких тех-
нологий.
Потребность в новейших керамических материа-
лах с набором повышенных служебных характери-
стик поддерживает постоянный интерес к произ-
водству наноразмерных порошков и изделий из них,
которые используются от защитных барьеров для
изоляции радиоактивных отходов до режущего и
формообразующего инструментов, от пьезоэлектри-
ческой керамики до конструкционных элементов де-
талей двигателей и машин, от огнеупоров до катали-
тических материалов и подложек.
Этот интерес обусловлен набором уникальных
свойств, присущих керамике, в частности, на основе
оксида циркония, обладающего повышенной вязко-
стью разрушения, высокой механической прочно-
стью, радиационной и коррозионной стойкостью,
твердостью, температурой плавления, огнеупорно-
стью, удовлетворительной электропроводностью и
низкой теплопроводностью при высоких температу-
рах. Особенно убедительно проявление этих свойств
у наноразмерных керамических материалов.
Традиционными керамическими технологиями
невозможно создать наноразмерные материалы, по-
скольку они предполагают использование высоко-
температурных (> 1200 ºС) технологических процес-
сов. В последнее время для получения наноразмер-
ной керамики получили распространение низкотем-
пературные (200…1200 ºС) процессы синтеза исход-
ных наноразмерных порошковых материалов. К ним
относятся физико-химические методы принудитель-
ного гидролиза [1,3], гомогенного осаждения из
неорганических растворов солей [2,4], гидролиза-
конденсации алкооксидов [5,6], пиролиза распылен-
ных растворов солей [7,8]. Часть из них позволяет
получать наноразмерные кристаллические порошки,
другая – нанопорошки в аморфном состоянии, кото-
рые в зависимости от способа получения дают воз-
можность управлять фазовыми превращениями в
процессе получения наноразмерной керамики. При-
менение низкотемпературных процессов для полу-
чения наноразмерных порошков обусловлено не
только энергосбережением, а и главным образом
стремлением обеспечить условия формирования из
них изделий, материал которых имеет наноразмер-
ную структуру, обеспечивающую предпосылки к
высоким физико-химическим свойствам.
В данной работе исследованы особенности фазо-
вых превращений при кристаллизации аморфного
оксида циркония в процессе низкотемпературного
синтеза для получения наноразмерного керамиче-
ского материала. Аморфный оксид циркония полу-
чен термическим разложением порошков карбоната
и гидрооксида циркония
МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
Высокодисперсные аморфные порошки оксида
циркония получали термическим разложением кар-
боната циркония ZrCO4⋅7H2O (ТУУ 14-10-038-2000)
и гидрооксида циркония Zr(OН)4. Гидрооксид цир-
кония осадили из одномолярного водного раствора
оксихлорида циркония ZrOCl2⋅8H2O 25 % водным
раствором гидрооксида аммония NH4OH. Для при-
готовления растворов использовалась бидистилли-
рованная вода. Термообработка предварительно
_________________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2004. №
3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (85),
с. 116-120.
116
сформованных таблеток проводилась в электропе-
чах на воздухе.
Измерение кажущейся и пикнометрической
плотностей образцов осуществлялось методами гид-
ростатического взвешивания и водной пикнометрии
соответственно.
Идентификация фаз полученных материалов
проводилась методом рентгеновского фазового ана-
лиза на установке ДРОН-1,5 (излучение Cu Kα) при
комнатной температуре. Средний размер наномет-
рических зерен рассчитывали по уширению рентге-
новских линий на полувысоте по формуле Шеррера
с учетом инструментального уширения, равного 0,2°
.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Для получения аморфного оксида циркония была
проведена термообработка его соли – карбоната при
температуре 200 °С в течение 5 ч. Уменьшение веса
на 58,3 вес.% соответствовало процессу дегидрата-
ции и разложения карбоната ZrCO4⋅7H2O. На ди-
фрактограмме термообработанного образца полно-
стью отсутствуют рентгеновские линии, соответ-
ствующие кристаллическим фазам, а наличие «гало»
в интервале углов 16…30° показывает, что материал
находится в аморфном состоянии.
Для того чтобы достоверно идентифицировать
полученный материал и оценить возможность его
использования для получения равнозеренной нано-
структурной керамики, была термообработана серия
таблеток, сформованных из полученного порошка,
проведен рентгеновский фазовый анализ и измере-
ны их кажущаяся и пикнометрическая плотности.
Учитывая, что по литературным данным аморф-
ный оксид циркония кристаллизуется при темпера-
туре 390 °С [9], были выбраны температуры термо-
обработок 350 и 450 °С, соответственно ниже и
выше известной температуры кристаллизации.
С целью выяснения того, что в синтезированных
аморфных и кристаллических материалах никаких
других фаз, кроме фаз оксида циркония нет, была
проведена термообработка при температуре 1150 °С
для получения монофазного тетрагонального оксида
с последующим переходом в моноклинный при
охлаждении до комнатной температуры.
Из порошка, полученного в результате термооб-
работки карбоната циркония, методом осевого прес-
сования при комнатной температуре формовали та-
блетки диаметром 12 мм при давлении 160 МПа. За-
тем проводили их термообработку при 350, 450 и
1150 °С в течение 1…5 ч в воздушной среде.
На дифрактограмме образца аморфного оксида
циркония, термообработанного при температуре
350 °С, обнаружены линии соответствующие тетра-
гональному, моноклинному и кубическому оксидам
циркония. Основной фазой является тетрагональный
оксид циркония. Моноклинный оксид циркония со-
держится в количестве ∼15…20 вес.%. Содержание
кубического оксида циркония не превышает ∼2..3
вес.%. Дифракционные данные: углы отражения,
интенсивности и ширина рентгеновских линий на
полувысоте и межплоскостные расстояния приведе-
ны в табл. 1.
Ширина рентгеновских линий оксида циркония
на полувысоте (см. табл. 2) составляет (0,3…1,0°),
что так же, как и в табл. 1 указывает на нанометри-
ческий размер зерен. С учетом инструментального
уширения (0,2°) средние размеры зерен тетрагональ-
ного и моноклинного оксида циркония, составляют
41±7 нм.
Таблица 1
Дифракционные данные оксида циркония, полу-
ченного из карбоната (термообработка 350 °С)
2θ, град I, мм ε, град d, Å Фаза
22,45 6 0,40 3,9571 неидентиф.
28,2 12 0,70 3,1620 m-ZrO2
30,2 75 0,45 2,9570 t-ZrO2/c-ZrO2
*
31,4 11 0,4 2,8466 m-ZrO2
34,1 6 0,40 2,6272 t-ZrO2
34,7 14 0,40 2,5831 t-ZrO2
35,2 15 0,40 2,5475 m-ZrO2
49,3 9 1,0 1,8469 t-ZrO2
50,35 56 1,0 1,8108 t-ZrO2/m-ZrO2
**
60,0 32 1,2 1,5406 t-ZrO2/m-ZrO2
**
61,7 7 0,5 1,5022 t-ZrO2
62,8 13 0,8 1,4785 t-ZrO2
74,64 9 1,0 1,2706 m-ZrO2
Примечание: m, t, с -ZrO2 – моноклинный, тетрагональный и
кубический оксид циркония соответственно; * – наложение
слабой линии c-ZrO2; ** – слияние 4-х линий.
На дифрактограмме образца аморфного оксида
циркония, термообработанного при температуре
450 °С, также присутствуют линии тетрагонального,
моноклинного и кубического оксида. Основной фа-
зой является тетрагональный оксид циркония. Эта
дифрактограмма примечательна тем, что хотя при-
сутствуют линии моноклинного оксида циркония,
его основная линия (d=3,162 Å) отсутствует. Мы по-
лагаем, по аналогии с табл. 1, что содержание мо-
ноклинного оксида циркония составляет ∼15…20
вес.%. Содержание кубического оксида циркония не
превышает ∼2…3 вес.%. Дифракционные данные
приведены в табл. 2.
Таблица 2
Дифракционные данные оксида циркония, полу-
ченного из карбоната (термообработка 450°С)
2θ,
град
I, мм ε, град d, Å Фаза
21,0 11 1,00 4,2270 неидентиф.
_________________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2004. №
3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (85),
с. 116-120.
117
23,7 10 0,30 3,7512 m-ZrO2
30,2 52 0,42 2,9570 t-ZrO2 /c-ZrO2
*
35,3 10 0,5 2,5406 m-ZrO2
50,3 27 1,0 1,8125 t-ZrO2/m-ZrO2
**
59,6 9 0,6 1,5500 t-ZrO2
60,2 32 0,6 1,5360 t-ZrO2
**
62,8 13 0,8 1,4785 t-ZrO2
74,64 9 1,0 1,2706 m-ZrO2
82,2 13 1,0 1,1718 m-ZrO2
Примечание: см. табл. 1.
На дифрактограмме образца, термообработанно-
го при температуре 1150 °С, представлены линии
только моноклинного оксида циркония. Ширина
рентгеновских линий на полувысоте составляет 0,3°,
что свидетельствует о нанометрических размерах
зерен. Средние размеры зерен моноклинного оксида
циркония составляют 92±23 нм.
Кажущаяся и пикнометрическая плотности об-
разцов аморфного и нанокристаллического оксида
циркония и режимы термообработок представлены в
табл. 3, из данных которой видно, что с увеличени-
ем температуры обработки кажущаяся плотность
образцов возрастает. Однако при температуре 450°С
наблюдается незначительное снижение значений ка-
жущейся плотности.
Учитывая данные по фазовому составу (см. табл.
1 и 2) и кажущейся плотности (см. табл. 3), была
рассчитана относительная плотность полученных
образцов оксида циркония. В результате термообра-
ботки относительная плотность увеличилась от 0,5 у
образцов аморфного оксида до 0,85…0,93 у чисто
моноклинного оксида. Уже термообработка при
350 °С приводит к росту относительной плотности,
что свидетельствует о прохождении интенсивного
процесса низкотемпературного спекания аморфного
оксида до и во время кристаллизации.
Таблица 3
Плотности образцов нанокристаллического
и аморфного оксида циркония, полученного
из карбоната
Т, °С τ, ч Основная
фаза*
ρкаж,
г/см3
ρпик ,
г/см3
ρотн
- - а-ZrO2 2,80 4,62 0,50
- - а-ZrO2 2,63 4,53 0,47
350 5 t-ZrO2 4,27 4,59 0,71
450 1 t-ZrO2 3,99 3,99 0,66
450 1 t-ZrO2 4,01 3,94 0,67
1150 1 m-ZrO2 5,20 5,60 0,93
1150 1 m-ZrO2 4,75 5,49 0,85
Примечания: абсолютная погрешность плотностей ±0,02
г/см3, a, t и m-ZrO2 – аморфный, тетрагональный и мо-
ноклинный ZrO2 соответственно; * – при комнатной темпе-
ратуре.
Более высокие значения кажущейся, пикномет-
рической и относительной плотности образцов, тер-
мообработанных при 350 °С, чем термообработан-
ных при 450 °С, по-видимому связано с тем, что при
350 °С время спекания аморфного материала при
термообработке было больше. При этом прирост
плотности образцов был больше вследствие продол-
жительности спекания, хотя его скорость была
меньше. При этом снижение значений пикнометри-
ческой плотности при 450 °С обусловлено более ин-
тенсивным процессом кристаллизации, приведшим
к увеличению как размера зерен оксида циркония,
так и закрытой пористости.
Образцы оксида циркония, прошедшие термооб-
работку при 1150 °С, имеют высокую кажущуюся и
относительную плотность. Это связано с тем, что за
время нагрева и термообработки прошло спекание
материала и переход его в моноклинную фазу при
охлаждении, и пикнометрическая плотность образ-
цов после термообработки 1150 °С близка к плотно-
сти моноклинной фазы оксида циркония. Поскольку
значения пикнометрической плотности материалов
образцов (см. табл. 3, образцы 1…5) ниже, чем плот-
ности слагающих их фаз, во всех образцах имеется
закрытая пористость.
Для исследования особенностей фазовых превра-
щений при кристаллизации оксида циркония, полу-
ченного в аморфном состоянии термическим разло-
жением иных соединений циркония, был использо-
ван гидрооксид. Его термообработка была проведе-
на при температуре 200 °С в течение 5 ч. Получен-
ный материал представлял собой порошок белого
цвета. Уменьшение веса на 22,6 вес.% соответство-
вало процессу дегидратации гидрооксида Zr(OH)4 .
На дифрактограмме термообработанного образца
полностью отсутствуют рентгеновские линии, а в
интервале углов 16…30° имеется «гало». Это свиде-
тельствует о том, что материал находится в аморф-
ном состоянии.
Из опыта получения аморфного оксида циркония
из карбоната известно, что при температуре термо-
обработки 450 °С в течение 1 ч уверенно проходит
кристаллизация с преимущественным образованием
тетрагональной фазы. Поэтому для идентификации
полученного материала как аморфного оксида цир-
кония была проведена термообработка предвари-
тельно сформованных таблеток из порошка, полу-
ченного на основе гидрооксида циркония, при выше
названных параметрах. Вес таблеток в результате
термообработки не изменился.
На дифрактограмме этого образца обнаружены
линии, соответствующие только тетрагональному
оксиду циркония. Дифракционные данные приведе-
ны в табл. 4.
Таблица 4
_________________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2004. №
3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (85),
с. 116-120.
118
Дифракционные данные оксида циркония, полу-
ченного из гидрооксида (термообработка 450 °С)
2θ, град I, мм ε, град d, Å Фаза
30,20 54 0,5 2,9570 t-ZrO2
35,16 8 0,6 2,5504 t-ZrO2
*
50,50 20 1,0 1,8058 t-ZrO2
*
60,25 10 1,15 1,5348 t-ZrO2
**
Примечания: t – тетрагональный ZrO2 ; * – слияние 2-х ли-
ний; ** – слияние 3-х линий.
Ширина всех рентгеновских линий на полувысо-
те (см. табл. 4) составляет 0,5…1,15°, что указывает
на нанометрические размеры зерен тетрагонального
оксида циркония. Их средние размеры, рассчитан-
ные по формуле Шеррера, равны 30±5 нм.
ОБСУЖДЕНИЕ
В настоящее время в мире идут интенсивные
экспериментальные исследования по созданию раз-
личных методов получения аморфных порошкооб-
разных материалов для последующего синтеза нано-
размерной керамики. При этом отсутствует материа-
ловедческая концепция, объясняющая влияние фи-
зико-химических условий получения аморфных ок-
сидов на особенности их кристаллизации: значение
температур начала кристаллизации, значений скоро-
стей образования и роста зародышей, последова-
тельности образования фаз и их трансформации в
зависимости от температуры во время термообрабо-
ток.
В работе [1] приведены результаты получения
наноразмерных порошков оксида циркония различ-
ными методами. Так в случае использования метода
принудительного гидролиза, характеризующегося
очень малой скоростью осаждения частиц, получен-
ный порошок при комнатной температуре представ-
ляет собой наноразмерный полностью моноклинный
оксид циркония. При использовании методов гомо-
генного осаждения из вводно-спиртовых растворов
неорганических солей и гидролиза/конденсации ал-
кооксидов циркония полученные осадки представ-
ляли собой аморфные порошки. По результатам тер-
могравитационного и дифференциального термиче-
ского анализов (ТГА/ДТА) авторы предполагают,
что порошки представляли собой гидрооксид цирко-
ния и дегидратация продолжалась от комнатной
температуры вплоть до 450 °С, где наблюдался экзо-
термический пик, обусловленный кристаллизацией
тетрагональной фазы. В работе [2] получение по-
рошков оксида циркония проведено традиционным
гидролизом водного раствора. При этом, осажден-
ные порошки были аморфными вплоть до 200 °С, но
при температуре 400 °С кристаллизовались в мо-
ноклинную и тетрагональную фазы ZrO2 при их со-
держании 82 и 18 вес.% соответственно. Термиче-
ским разложением оксихлорида циркония в интер-
вале температур 100…400 °С [1] был получен
аморфный порошок, который кристаллизовался в
тетрагональный оксид циркония.
Анализ приведенных данных обосновал выбор
значения температуры термической обработки гид-
рооксида циркония в наших экспериментах 450 °С.
Несмотря на то, что мы использовали традиционное
осаждение из раствора оксихлорида, при термообра-
ботке аморфного порошка, полученного из гидроок-
сида при температуре 200°С, кристаллизовался мо-
нофазный тетрагональный оксид циркония при тем-
пературе 450 °С, что предпочтительнее для создания
керамического материала, чем многофазный поро-
шок. В тоже время в работе [2] использование этого
же метода и реагентов привело к получению пре-
имущественно моноклинной фазы. Так же как и в
нашей работе, монофазный тетрагональный оксид
циркония, кристаллизующийся при более высокой
температуре 600 °С, авторы [1] получили из гид-
рооксида, синтезированного сложным методом гид-
ролиза / конденсации алкооксидов циркония.
Рассмотрение разложения карбоната циркония,
проведенное в нашей работе, целесообразно прове-
сти в сравнении с термическим разложением окси-
хлорида циркония [1]. Основная потеря массы при
разложении этих солей происходит при температуре
до 200 °С. Хотя при кристаллизации аморфного по-
рошка, полученного при разложении оксихлорида,
образуется только нанометрический тетрагональный
оксид циркония, а при кристаллизации аморфного
порошка, полученного при разложении карбоната,
образуется нанометрический тетрагональный оксид
циркония с 15…20 вес. % моноклинного, наш метод
предпочтителен. Разложение оксихлорида приводит
к образованию экологически вредных газообразных
продуктов хлора [10]. Установлено, что температура
кристаллизации аморфного порошка, полученного
при разложении карбоната составляет 350 °С, тогда
как эта температура для аморфного порошка, полу-
ченного при разложении оксихлорида существенно
выше – 600 °С.
Следует отметить, что в нашей работе при кри-
сталлизации аморфного порошка, полученного при
разложении гидрооксида или карбоната, образуется
нанометрический тетрагональный оксид циркония
или тетрагональный с 15…20 вес. % моноклинного
оксида циркония со средним размером зерен 30±5
или 36±6 нм соответственно. Анализ дифракто-
грамм образцов оксида циркония, полученного раз-
ложением карбоната и прошедшего термообработку
при 350 °С, показал, что температура начала кри-
сталлизации аморфного оксида циркония находится
ниже 350 °С. Это целесообразно определеить в по-
следующих экспериментах.
_________________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2004. №
3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (85),
с. 116-120.
119
ВЫВОДЫ
1. Исследованы условия формирования аморфных
оксидов циркония при термическом разложении его
карбоната и гидрооксида.
2. Установлено, что для аморфного оксида цирко-
ния, полученного термическим разложением карбо-
ната, температура кристаллизации менее 350 °С, в
отличие от известного интервала температур 400…
600 °С для аморфного оксида циркония, полученно-
го другими методами.
3. Кристаллизация аморфного оксида циркония, по-
лученного разложением карбоната, проходит при
350 °С с образованием преимущественно тетраго-
нальной фазы (15…20 вес.% моноклинной) со сред-
ним размером зерен 36±6 нм, а из гидрооксида про-
ходит при 450 °C с образованием монофазного тет-
рагонального оксида со средним размером зерен 30±
5 нм.
4. Из аморфного порошка, полученного термиче-
ским разложением карбоната циркония, за время
синтеза преимущественно тетрагонального оксида в
процессе низкотемпературного спекания и кристал-
лизации (200…350 ºС) достигнута относительная
плотность наноразмерного керамического материа-
ла 0,71.
ЛИТЕРАТУРА
1.M.Z.C. Hu, R.D. Hunt, E.A.Payzant,C.R. Hubbard.
Nanocrystallization and Phase Transformation in
Monodispersed Ultrafine Zirconia Particles from Vari-
ous Homogeneous Precipitation Methods //J. Am. Cer-
am. Soc. 1999, v. 82, N 9, p. 2313 – 2320.
2.X. Bokhimi, A. Garcia-Ruiz, T.D. Xiao at all. Trans-
formation of yttrium-doped hydrated zirconium into
tetragonal and cubic nanocrystalline zirconia //J. Sol.
Stat. Chem. 1999, v. 142, p. 409 – 418.
3.M.Z.C. Hu, M.T. Harris, C.H. Byers. Nucleation and
Growth Kinetics for Synthesis of Nanometric Zirconia
Particles by Forced Hydrolysis //J. Colloid. Interface
Sci. 1998, v. 198, p. 87 – 99.
4.M. Dechamps, B. Djuricic, S. Pickering. Structure of
Zirconia Prepared by Homogeneous Precipitation //J.
Am. Ceram. Soc. 1995, v. 78, p. 2873 – 2880.
5.M. Chantry, M. Henry, J. Livage. Synthesis of
Nonaggregated Nanometric Crystalline Zirconia Parti-
cles //Mater. Res. Bull. 1994, v. 29, p. 517 – 522.
6.H. Kumazawa, T. Inoue, E. Sada. Synthesis of Fine
Spherical Zirconia Particles by Controlled Hydrolysis of
Zirconium Alkoxide in the High Temperature Range
Above 50 °C //Chem. Eng. J. 1994, v. 55, p. 93 – 96.
7.R.S. Mishra, V. Jayaram, B. Majumdar at all, Prepar-
ation of a ZrO2-Al2O3 nanocomposite by high-pressure
sintering of spray-pyrolyzed powders //J. Mater. Res.
1999, v. 14, N 3, p. 834 – 840.
8.V. Jayaram R.S. Mishra, B. Majumdar at all. Dense
nanometric ZrO2-Al2O3 from spray-pyrolyzed powders
//Colloids Surfaces. A: Physicochem. Eng. Aspects.
1998, v. 133, p. 25 – 31.
9.Л.А. Резницкий, С.Е. Филиппова. Ингибиторы
кристаллизации аморфных оксидов //Вестник Мо-
сковского университета. 1993, т. 34, № 3,
c. 203 – 221.
10.Б.М. Нирша, Б.И. Жаданов, В.Н. Малиновский и
др. Термолиз ZrOCl2⋅8H2O //Неорганические мате-
риалы. 1986, т. 22, № 2, c. 299 – 302.
ФАЗОВІ ПЕРЕТВОРЕННЯ ПРИ КРИСТАЛІЗАЦІЇ АМОРФНОГО ОКСИДУ ЦИРКОНІЮ
З УТВОРЕННЯМ НАНОСТРУКТУРИ
С.В. Габєлков, Р.В. Тарасов, М.С. Полтавцев, Д.С. Логвінков, А.Г. Миронова
Досліджено фазові перетворення в процесі низькотемпературного спікання (200...350ºС) при кристалізації
аморфного оксиду цирконію. Низькотемпературним спіканням досягнуто відносну густину нанокристалічного оксиду
цирконію 0,71. Кристалізація аморфного оксиду цирконію, одержаного розкладанням карбонату, проходить з
утворенням переважно тетрагональної фази (15...20 % ваг. моноклінної) з середнім розміром зерен 36±6 нм. З
утворенням тільки тетрагонального оксиду цирконію з середнім розміром зерен 30±5 нм проходить кристалізація при
температурі 450 °C аморфного оксиду цирконію, одержаного термічним розкладанням гідрооксиду. Вивчено умови
формування аморфних оксидів цирконію при термічному розкладанні його карбонату та гідрооксиду. Температура
кристалізації аморфного оксиду цирконію, одержаного термічним розкладанням карбонату, нижче відомої на 40 °С та
складає 350 °С.
PHASE TRANSFORMATIONS AT CRYSTALLIZATION OF AMORPHOUS ZIRCONIA
WITH FORMATION OF NANOSTRUCTURE
_________________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2004. №
3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (85),
с. 116-120.
120
S.V. Gabelkov, R.V .Tarasov, N.S. Poltavtsev, D.S. Logvinkov, A.G. Mironova
Phase transformations into process low-temperature sintering (200...350ºС) are investigated at crystallization amorphous zir-
conia. Relative density of nanocrystal zirconia 0,71 is achieved by low-temperature sintering. Crystallization amorphous zirconia
received by decomposition of a carbonate, passes with formation of mainly tetragonal phase (15...20 % wt. monoclinic) with the
average size of grains 36±6 nm. Сrystallization amorphous zirconia received by thermal decomposition of hydroxide with forma-
tion only tetragonal zirconia with the average size of grains 30±5 nm is passing at temperature 450 °C. Conditions of formation
amorphous zirconia are investigated at thermal decomposition of its carbonate and hydroxides. The temperature of crystallization
amorphous zirconia received by thermal decomposition of a carbonate, below known on 40 °C also makes 350 °C.
_________________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2004. №
3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (85),
с. 116-120.
121
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-80388 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:04:14Z |
| publishDate | 2004 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Габелков, С.В. Тарасов, Р.В. Полтавцев, Н.С. Логвинков, Д.С. Миронова, А.Г. 2015-04-17T16:06:49Z 2015-04-17T16:06:49Z 2004 Фазовые превращения при нанокристаллизации аморфного оксида циркония / С.В. Габелков, Р.В. Тарасов, Н.С. Полтавцев, Д.С. Логвинков, А.Г. Миронова // Вопросы атомной науки и техники. — 2004. — № 3. — С. 116-120. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80388 666.3-121 Исследованы фазовые превращения в процессе низкотемпературного спекания (200…350 ºС) при кристаллизации аморфного оксида циркония. Низкотемпературным спеканием достигнута относительная плотность нанокристаллического оксида циркония 0,71. Кристаллизация аморфного оксида циркония, полученного разложением
 карбоната, проходит с образованием преимущественно тетрагональной фазы (15…20 вес.% моноклинной) со
 средним размером зерен 36±6 нм. С образованием только тетрагонального оксида циркония со средним размером
 зерен 30±5 нм проходит кристаллизация при температуре 450 °C аморфного оксида циркония, полученного термическим разложением гидрооксида. Изучены условия формирования аморфных оксидов циркония при термическом разложении его карбоната и гидрооксида. Температура кристаллизации аморфного оксида циркония, полученного термическим разложением карбоната, ниже известной на 40 °С и составляет 350 °С. Досліджено фазові перетворення в процесі низькотемпературного спікання (200...350ºС) при кристалізації
 аморфного оксиду цирконію. Низькотемпературним спіканням досягнуто відносну густину нанокристалічного оксиду
 цирконію 0,71. Кристалізація аморфного оксиду цирконію, одержаного розкладанням карбонату, проходить з
 утворенням переважно тетрагональної фази (15...20 % ваг. моноклінної) з середнім розміром зерен 36±6 нм. З
 утворенням тільки тетрагонального оксиду цирконію з середнім розміром зерен 30±5 нм проходить кристалізація при
 температурі 450 °C аморфного оксиду цирконію, одержаного термічним розкладанням гідрооксиду. Вивчено умови
 формування аморфних оксидів цирконію при термічному розкладанні його карбонату та гідрооксиду. Температура
 кристалізації аморфного оксиду цирконію, одержаного термічним розкладанням карбонату, нижче відомої на 40 °С та
 складає 350 °С. Phase transformations into process low-temperature sintering (200...350ºС) are investigated at crystallization amorphous zirconia. Relative density of nanocrystal zirconia 0,71 is achieved by low-temperature sintering. Crystallization amorphous zirconia
 received by decomposition of a carbonate, passes with formation of mainly tetragonal phase (15...20 % wt. monoclinic) with the
 average size of grains 36±6 nm. Сrystallization amorphous zirconia received by thermal decomposition of hydroxide with formation only tetragonal zirconia with the average size of grains 30±5 nm is passing at temperature 450 °C. Conditions of formation
 amorphous zirconia are investigated at thermal decomposition of its carbonate and hydroxides. The temperature of crystallization
 amorphous zirconia received by thermal decomposition of a carbonate, below known on 40 °C also makes 350 °C. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Физика радиационных и ионно-плазменных технологий Фазовые превращения при нанокристаллизации аморфного оксида циркония Фазові перетворення при кристалізації аморфного оксиду цирконію з утворенням наноструктури Phase transformations at crystallization of amorphous zirconia with formation of nanostructure Article published earlier |
| spellingShingle | Фазовые превращения при нанокристаллизации аморфного оксида циркония Габелков, С.В. Тарасов, Р.В. Полтавцев, Н.С. Логвинков, Д.С. Миронова, А.Г. Физика радиационных и ионно-плазменных технологий |
| title | Фазовые превращения при нанокристаллизации аморфного оксида циркония |
| title_alt | Фазові перетворення при кристалізації аморфного оксиду цирконію з утворенням наноструктури Phase transformations at crystallization of amorphous zirconia with formation of nanostructure |
| title_full | Фазовые превращения при нанокристаллизации аморфного оксида циркония |
| title_fullStr | Фазовые превращения при нанокристаллизации аморфного оксида циркония |
| title_full_unstemmed | Фазовые превращения при нанокристаллизации аморфного оксида циркония |
| title_short | Фазовые превращения при нанокристаллизации аморфного оксида циркония |
| title_sort | фазовые превращения при нанокристаллизации аморфного оксида циркония |
| topic | Физика радиационных и ионно-плазменных технологий |
| topic_facet | Физика радиационных и ионно-плазменных технологий |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80388 |
| work_keys_str_mv | AT gabelkovsv fazovyeprevraŝeniâprinanokristallizaciiamorfnogooksidacirkoniâ AT tarasovrv fazovyeprevraŝeniâprinanokristallizaciiamorfnogooksidacirkoniâ AT poltavcevns fazovyeprevraŝeniâprinanokristallizaciiamorfnogooksidacirkoniâ AT logvinkovds fazovyeprevraŝeniâprinanokristallizaciiamorfnogooksidacirkoniâ AT mironovaag fazovyeprevraŝeniâprinanokristallizaciiamorfnogooksidacirkoniâ AT gabelkovsv fazovíperetvorennâprikristalízacííamorfnogooksiducirkoníûzutvorennâmnanostrukturi AT tarasovrv fazovíperetvorennâprikristalízacííamorfnogooksiducirkoníûzutvorennâmnanostrukturi AT poltavcevns fazovíperetvorennâprikristalízacííamorfnogooksiducirkoníûzutvorennâmnanostrukturi AT logvinkovds fazovíperetvorennâprikristalízacííamorfnogooksiducirkoníûzutvorennâmnanostrukturi AT mironovaag fazovíperetvorennâprikristalízacííamorfnogooksiducirkoníûzutvorennâmnanostrukturi AT gabelkovsv phasetransformationsatcrystallizationofamorphouszirconiawithformationofnanostructure AT tarasovrv phasetransformationsatcrystallizationofamorphouszirconiawithformationofnanostructure AT poltavcevns phasetransformationsatcrystallizationofamorphouszirconiawithformationofnanostructure AT logvinkovds phasetransformationsatcrystallizationofamorphouszirconiawithformationofnanostructure AT mironovaag phasetransformationsatcrystallizationofamorphouszirconiawithformationofnanostructure |