CC BY
8SSjmSS 18-20 октября 2022 г
Сравнительное исследование кристаллов диоксида циркония, частично стабилизированного оксидами редкоземельных элементов
12 1 2 Числов А.С. ' , Кулебякин А.В. , Милович Ф.О.
1- Федеральный исследовательский центр «Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук», Москва 2- Национальный исследовательский технологический университет
«МИСиС», Москва E-mail: Chislov. artem@bk. ru
DOI: 10.24412/cl-35673-2022-1-99-100
Материалы на основе частично стабилизированного диоксида циркония (ЧСЦ) используются в различных областях науки и техники в качестве конструкционных неметаллических материалов. ЧСЦ обладает высоким значением твердости и трещиностойкости, тугоплавкостью, способностью работать в условиях агрессивных сред. Для стабилизации диоксида циркония можно использовать оксиды щёлочноземельных или редкоземельных элементов, однако твердые растворы, стабилизированные оксидом иттрия, исследованы наиболее широко. Вместе с тем большой интерес вызывают материалы, стабилизированные оксидами других редкоземельных металлов, в частности, гадолиния, которые могут использоваться в качестве термобарьерных покрытий, поскольку они обладают низкой теплопроводностью.
Целью данной работы являлось выполнение сравнительного анализа особенностей структуры и механических свойств кристаллов ЧСЦ, стабилизированных разными оксидами.
Кристаллы ЧСЦ были получены методом направленной кристаллизации расплава в холодном тигле. Были выращены три серии кристаллов, стабилизированных оксидом иттрия, самария или оксидом гадолиния в сопоставимых концентрациях от 2.0 до 4.0 мол%. Представлены результаты исследования фазового состава, кристаллической структуры и механических свойств полученных кристаллов. Определение фазового состава кристаллов осуществлялось методом рентгеновской дифрактометрии. Микротвердость и трещиностойкость кристаллов были измерены
™™дыГу™ новые материалы, активные среды и наноструктуры
методом индентирования.
Исследование фазового состава показало, что все кристаллы содержат две тетрагональные фазы с различной степенью тетрагональности. Проведена оценка содержания Y2O3, Sm2O3 и Gd2O3 в этих фазах. Обсуждается влияние различий фазового состава кристаллов на механизмы трансформационного упрочнения. Показано, что эффективность трансформационного упрочнения требует сохранения максимального количества тетрагональной фазы и оптимальной трансформационной способности этой фазы. Величина трещиностойкости в значительной степени зависит от микроструктуры и фазового состава материала. В свою очередь, кристаллическая структура сильно зависит от концентрации и вида стабилизирующего оксида.
Автор выражает благодарность научному руководителю, д.ф.-м.н. Ломоновой Е.Е. и к.ф.-м.н. Табачковой Н.Ю. за постановку научной задачи и обсуждение результатов исследования.
Исследование выполнено при финансовой поддержке гранта Российского научного фонда № 22-29-01220.
