СТРУКТУРА, ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ ZrO2, ЧАСТИЧНО СТАБИЛИЗИРОВАННЫХ Y2O3


https://doi.org/10.17073/1609-3577-2014-1-58-64

Полный текст:


Аннотация

Методами рентгеновской дифрактометрии, атомно-силовой и просвечивающей электронной микроскопии исследована структура кристаллов частично стабилизированного ZrO2 (ЧСЦ) в зависимости от содержания стабилизирующей примеси (Y2O3). Проведены измерения твердости и трещиностойкости методом микроиндентирования. Установлено, что кристаллы ЧСЦ, полученные направленной кристаллизацией расплава, характеризуются наличием двух тетрагональных фаз (t и t’), различающихся степенью тетрагональности. Причем увеличение концентрации Y2O3 в кристаллах приводит к увеличению содержания нетрансформируемой t'-фазы. Экспериментально показано, что рост концентрации стабилизирующей примеси приводит к увеличению количества кислородных положительно заряженных вакансий, (F++-центров), которые увеличивают параметр решетки и стабилизируют структуру. Обнаружено, что повышение концентрации Y2O3 влияет на вид и дисперсность двойниковых доменов. В кристаллах ЧСЦ с концентрацией Y2O3 от 2,8 до 3,2 % (мол.) выявлены двойники первого, второго, третьего порядков, в свою очередь, каждый из двойников содержит внутри двойники следующего порядка. При больших концентрациях стабилизирующей примеси (3,7—4,0 % (мол.)) двойниковая структура становится более мелкой и однородной, двойникование идет одновременно и локализуется в малых объемах. Показано, что величина упрочнения (трещиностойкость) пропорциональна содержанию трансформируемой t-фазы.


Об авторах

М. А. Борик
Институт общей физики РАН им. А. М. Прохорова, 119991, Россия, Москва, ул. Вавилова, д. 38
Россия
кандидат техн. наук, старший научный сотрудник


В. Т. Бублик
ФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», 119049, Россия, Москва, Ленинский просп., д. 4
Россия
доктор физ.−мат. наук, профессор


М. Ю. Вилкова
Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева, 430005, Россия, Саранск, ул. Большевистская, д. 68
Россия
аспирант


А. В. Кулебякин
Институт общей физики РАН им. А. М. Прохорова, 119991, Россия, Москва, ул. Вавилова, д. 38
Россия
кандидат техн. наук, старший научный сотрудник


Е. Е. Ломонова
Институт общей физики РАН им. А. М. Прохорова, 119991, Россия, Москва, ул. Вавилова, д. 38
Россия
доктор техн. наук, зав. лабораторией


Ф. О. Милович
ФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», 119049, Россия, Москва, Ленинский просп., д. 4
Россия
инженер


В. А. Мызина
Институт общей физики РАН им. А. М. Прохорова, 119991, Россия, Москва, ул. Вавилова, д. 38
Россия
научный сотрудник


П. А. Рябочкина
Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева, 430005, Россия, Саранск, ул. Большевистская, д. 68
Россия
доцент


Н. Ю. Табачкова
Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева, 430005, Россия, Саранск, ул. Большевистская, д. 68
Россия
кандидат физ.−мат. наук, доцент


С. Н. Ушаков
Институт общей физики РАН им. А. М. Прохорова, 119991, Россия, Москва, ул. Вавилова, д. 38
Россия
физ.−мат. наук, старший научный сотрудник


Список литературы

1. Osiko, V. V. Synthesis of refractory materials by skull melting / V. V. Osiko, M. A. Borik, E. E. Lomonova // Technique Springer Handbook of crystal growth. – 2010. – N 353. – Chap. 14. – P. 432—477.

2. Badwal, S. P. S. Science and technology of zirconia V / S. P. S. Badwal, M. J. Bannister, R. H. J. Hannink. – Lancaster; Basel: Technomic Publ. Co., 1993. – 858 p.

3. Hannink, R. H. J. Transformation toughening in zirconia-containing ceramics / R. H. J. Hannink, P. M. Kelly, B. C. Muddle // J. Amer. Cer. Soc. – 2000. – V. 83, N 3. – P. 461—487.

4. Григорович, В. К. Твердость и микротвердость металлов / В. К. Григорович. – М. : Наука, 1976. – 230 с.

5. Borik, M. A. Phase composition, structure and mechanical properties of PSZ (partially stabilized zirconia) crystals as a function of stabilizing impurity content / M. A. Borik, V. T. Bublik, A. V. Kulebyakin, E. E. Lomonova, F. O. Milovich, V. A. Myzina, V. V. Osiko, N. Y. Tabachkova // J. Alloys and Comp. – 2014. – V. 586. – P. 231—235.

6. Акимов Г. Я. Эволюция фазового состава и физико-химических свойств керамики ZrO2 — 4 (мол.) % / Г. Я. Акимов, Г. А. Маринин, В. Ю. Каменева // Физика твердого тела. – 2004. – Т. 46, № 2.

7. Yamashita, I. Phase separation and hydrothermal degradation of 3 mol. % Y2O3—ZrO2 ceramics / I. Yamashita, K. Tsukuma // J. Ceramic Soc. of Jap. – 2005. – V. 113, N 8. – P. 530—533.

8. Yamashita, I. Synchrotron X−ray study of the crystal structure and hydrothermal degradation of yttria-stabilized tetragonal zirconia polycrystal / I. Yamashita, K. Tsukuma // J. Amer. Ceram. Soc. – 2008. – V. 91, N 5. – P. 1634—1639.

9. Eichler, A. Tetragonal Y−doped zirconia: Structure and ion conductivity / A. Eichler // Phys. Rev. – 2001. – V. 64, N 17.

10. Ganduglia−Pirovano, M. V. Oxygen vacancies in transition metal and rare earth oxides: Current state of understanding and remaining challenges / M. V. Ganduglia−Pirovano, A. Hofmann, J. Sauer // Surf. Sci. Rep. – 2007. N 63. – P. 219—270.

11. Safonov, A. A. Oxygen vacancies in tetragonal ZrO2: ab initio embedded cluster calculations / A. A. Safonov, A. A. Bagatur’yants, A. A. Korkin // Microelectronic Engineering. – 2003. – N 69. – P. 629—632.

12. Borik, M. A. Structure and mechanical properties of crystals of partially stabilized zirconia after thermal treatment / M. A. Borik, V. T. Bublik, A. V. Kulebyakin, E. E. Lomonova, F. O. Milovich, V. A. Myzina, V. V. Osiko, S. V. Seryakov, N. Y. Tabachkova // Phys. of the Solid State. – 2013. – V. 55, N 8. – P. 1690—1696.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Борик М.А., Бублик В.Т., Вилкова М.Ю., Кулебякин А.В., Ломонова Е.Е., Милович Ф.О., Мызина В.А., Рябочкина П.А., Табачкова Н.Ю., Ушаков С.Н. СТРУКТУРА, ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ ZrO2, ЧАСТИЧНО СТАБИЛИЗИРОВАННЫХ Y2O3. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2014;(1):58-64. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2014-1-58-64

For citation: Borik M.A., Bublik V.T., Vilkova M.Y., Kulebyakin A.V., Lomonova E.E., Milovich P.O., Myzina V.A., Ryabochkina P.A., Tabachkova N.Y., Ushakov S.N. STRUCTURE, PHASE COMPOSITION AND MECHANICAL PROPERTIES OF ZRO2 PARTIALLY STABILIZED WITH Y2O3. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2014;(1):58-64. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2014-1-58-64

Просмотров: 354

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1609-3577 (Print)
ISSN 2413-6387 (Online)