а. й"ллодь™"чтны; новые материалы активные среды и наноструктуры
-ПРОХОРОвОСИЕ НЕДЕЛИ-
Влияния оксида церия на фазовый состав и механические свойства твердых растворов ZrO2-Sm2O3
Числов А.С.
Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук, Москва Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва
Е-mail: [email protected]
DOI: 10.24412/cl-35673-2023-1-124-125
Частично стабилизированный диоксид циркония давно зарекомендовал себя в качестве конструкционного материала. Высокая микротвердость и вязкость разрушения, трибостойкость и жаропрочность, биологическая и химическая инертность лишь некоторые преимущества, обуславливающие широкое применение таких материалов в различных областях науки и техники.
Однако твердые растворы на основе диоксида циркония с кубической и тетрагональной структурой являются термодинамически метастабильными при комнатной температуре и в процессе эксплуатации при повышенных температурах могут претерпевать фазовые и структурные изменения, что негативно сказывается на их функциональных характеристиках. Для получения важной с практической точки зрения тетрагональной модификации диоксида циркония необходимо застабилизировать метастабильное состояние при комнатной температуре с помощью дополнительного легирования.
Целью данной работы стало изучение фазового состава, структуры и механических характеристик кристаллов на основе диоксида циркония, стабилизированных оксидами самария и церия.
В данной работе были проведены исследования структуры, механических свойств и фазового состава кристаллов на основе диоксида циркония с добавлением оксидов самария и церия в качестве легирующих добавок.
Для изучения влияния оксида церия на тетрагональную модификацию и механические характеристики твердых растворов (ZrO2)1-x(Sm2Ü3)x были выращены кристаллы методом направленной кристаллизации из расплава в холодном контейнере. Исследование фазового состава кристаллов проводилось методом рентгеновской дифракции. Микротвердость и трещиностойкость кристаллов
А „ 24-26 октября 2023 г.
^ А -ПРОХОРОвОСИЕ НЕДЕЛИ-
определялась методом микроиндентирования. Структурные исследования проводились методом просвечивающей электронной микроскопии.
В результате проведенных исследований было установлено, что замещение 0,3 мол% оксида самария на оксид церия приводит к появлению моноклинной модификации в составе кристаллов (ZrO2)o,96з(Sm2Oз)o,oз4(СeO2)o,ooз. Дополнительное введение 0,3 мол% оксида церия в состав твердых растворов (ZrO2)o,96з(Sm2Oз)o,oз7 не приводит к изменению фазового состава. Кроме того, ни замещение, ни дополнительное введение 0,5 мол% оксида церия не привело к появлению моноклинной фазы в кристаллах (ZrO2)o,96(Sm2Oз)o,o4.. Экспериментальные данные, полученные в результате изучения микротвердости и трещиностойкости образцов показали, что легирование оксидом церия не привело к заметным изменениям микротвердости кристаллов, но вызвало увеличение значений трещиностойкости для всех изученных образцов
Автор выражает благодарность научному руководителю, д.т.н. Ломоновой Е.Е. и к.ф.-м.н. Табачковой Н.Ю. за постановку научной задачи и обсуждение результатов исследования.