Нанокристалічні порошки на основі ZrO₂ для виготовлення композитів, стійких до процесу старіння

Abstract

Гидротермальным синтезом в щелочной среде получены нанокристаллические порошки твёрдого раствора на основе ZrO₂ (мол.%): 97ZrO₂–3Y₂O₃, 90ZrO₂–2Y₂O₃–8CeO₂ и исследованы изменения их свойств при термической обработке в интервале температур 400–1300°С. Для исследования свойств использованы методы рентгенофазового, дифференциально-термического и химического анализов, электронной микроскопии и метод БЭТ. Установлено, что после гидротермального синтеза в порошках формируется термодинамически неравновесная система, в состав которой входит смесь низкотемпературного метастабильного кубического твёрдого раствора на основе ZrO₂ (F-ZrO₂) и тетрагонального твёрдого раствора на основе ZrO₂ (Т-ZrO₂). Размер первичных частиц не превышает 10–15 нм. Удельная поверхность порошков меняется от 1 до 99 м²/г.

Nanocrystalline powders of solid solutions based on ZrO₂ (mol.%), 97ZrO₂–3Y₂O₃, 90ZrO₂–2Y₂O₃–8CeO₂, are fabricated by the hydrothermal synthesis in an alkaline medium. The powder-properties’ variations are investigated after heat treatment in the temperature range 400–1300°C. X-ray diffraction methods, differential-thermal and chemical analyses, electron microscopy and BET method are used for the investigation of the powder properties. The formation of thermodynamically nonequilibrium system, which includes a mixture of low-temperature metastable cubic solid solution based on ZrO₂ (F-ZrO₂) and tetragonal solid solution based on ZrO₂ (t-ZrO₂), is revealed after the hydrothermal synthesis of powders. The primary-particles’ size is less than 10–15 nm. Specific surface of powders is varying from 1 to 99 m²/g.