Нанокристалічні порошки системи ZrO₂—Y₂O₃—CeO₂ для біоінертних покриттів

Abstract

Досліджено низькотемпературну фазову стабільність композитів системи ZrO₂—Y₂O₃—CeO₂ в залежності від температури термічної обробки вихідних порошків. Склад вихідних нанокристалічних порошків (% (мол.)): 95ZrO₂—3Y₂O₃—2CeO₂ та 90ZrO₂—2Y₂O₃—8CeO₂. Встановлено, що низькотемпературна фазова стабільність композитів системи ZrO₂—Y₂O₃—CeO₂ з вказаних нанокристалічних порошків залежить від складу твердого розчину на основі ZrO₂ та поруватості матеріалів після спікання. Визначено, що для поліпшення стійкості матеріалів до старіння необхідне підвищення вмісту CeO₂ у складі твердого розчину на основі ZrO₂, зниження поруватості та відсутність фазового перетворення низькотемпературного кубічного твердого розчину на основі ZrO₂ у тетрагональний в процесі спікання.

Исследована низкотемпературная фазовая стабильность материалов системы ZrO₂—Y₂O₃—CeO₂ в зависимости от температуры термической обработки исходных порошков. Состав исходных нанокристаллических порошков (% (мол.)) : 95ZrO₂—3Y₂O₃—2CeO₂ та 90ZrO₂—2Y₂O₃—8CeO₂. Установлено, что низкотемпературная фазовая стабильность материалов системы ZrO₂—Y₂O₃—CeO₂ из указанных нанокристаллических порошков зависит от состава твердого раствора на основе ZrO₂ и пористости материалов после спекания. Определено, что для улучшения устойчивости материалов к старению необходимо повысить содержание CeO₂ в составе твердого раствора на основе ZrO₂, снизить пористость и исключить фазовое превращение низкотемпературного кубического твердого раствора на основе ZrO₂ в тетрагональный в процессе спекания.

An effective approach to surface modification of medical metal implants is the deposition of bioinert composite layers in the ZrO₂Y₂O₃¾CeO₂ system on their surface. The co-stabilization of ZrO₂ with ceria and yttria allows one to increase both the strength characteristics of the bioinert material and the resistance to low-temperature degradation (aging) in a humid environment. It was found that in order to increase the aging resistance of ceramics, it is necessary to increase the amount of CeO₂ in the ZrO₂-based solid solution, reduce the porosity of the ceramic, and prevent the phase transformation of the low-temperature cubic ZrO₂-based solid solution into tetragonal ZrO₂-based solid solution during sintering.