Получение тугоплавких соединений в плазме - Краснокутский Ю.И.
Скачать (прямая ссылка):
о^п!еСТН°' что обРатимые полиморфные превращения стїя^п?КОНИЯ,резко УхУДшают эксплуатационные свойства циркониевой керамики, а иногда приводят к ее раЗ'
78
рушению. Подавление Таблица 4. Влияние концентрации олнморфных переходов Y*°» и способа П0ИГОторлВы„„Ц и достигается путем взаи-
шихты на фазовГГстГ"*45' стабилизированного ZrO8
x
0> ^ ssi; sog
Я !С S
5 о ф p. 5^ «в О 8 «Г
1
2 3 4 5 6 7 8 9
Фазовый состав целевых продуктов
из растворов солей нитратов
M+ T M+ T
т + к т + к т + к
к
к
к
к
аз суспензии
совместно осажденных гидроксидов
M+ T M+ T M+ T M+ T + к M+ T+ к M+ T+ к
к к к
Примечание. М — моноклинная, T — тетрагональная и К — кубическая модификации оксида циркония.
Содействия оксида циркония с оксидами стабилизирующих элементов, например кальция, магния, редкоземельных элементов. При этом образуются твердые растворы замещения, которые называются стабилизированным оксидом циркония.
Основными недостатками известных методов синтеза стабилизированного ZrO2 является получение грубодисперс-ных, химически малоактивных порошков. Как показали исследования (90, 91], плазмохимичес-кий термолиз растворов является перспективным методом получения стабилизированного оксида циркония. Остановимся на некоторых результатах этих исследований. Термолизу в низкотемпературной плазме подвергали растворы нитрата цирконила, в которые вводили в качестве стабилизирующего оксида Y2O3. Последний добавляли в раствор в виде оксида иттрия или его растворимой нитратной соли — Y2 (NOg)3 • 6H2O Кроме того, "лазмохимическому термолизу подвергались суспензии совместно осажденных гидроксидов циркония и иттрия. во время исследований было изучено влияние концентрации стабилизирующего оксида на фазовый состав целевых продуктов и параметры решетки стабилизированного оксида циркония. Количество Y2O3 изменяли от 1 до 10 /о імол.). Полученный продукт после плазмохимической обработки подвергали кратковременному (30—60 мин) отжигу в муфельной печи при температуре 1170 К. Отжиг "обученных образцов осуществляли для того, чтобы перевести метастабильный ?'-Zr02 (образующийся при несших концентрациях Y2O3) в a-Zr02 и таким образом исключить его влияние на определение истинного фазово состава целевых продуктов. Рентгенофазовыи анализ
79
Рис. 24. Влияние концентрации Y2O3 на параметр решетки (а) и степень тетрагональности а/с (б) стабилизированного оксида цир. кония.
продуктов термолиза осуществляли на рентгеновской установке ДРОН-2 в СиКа-излучении. Съемку проводили в интервале брегговских углов 12—49° по 9, что позволило определить наличие всех возможных модификаций и фаз оксида циркония. Фазовый состав получаемых продуктов в зависимости от концентрации стабилизирующего оксида представлен в табл. 4. Анализ полученных данных показал, что флюоритная фаза (кубический твердый раствор Y2O3 в ZrO2) во всех образцах начинает появляться уже при содержании 2—3 % Y2O3, а образование тетрагональной модификации ?'-Zr02 наблюдается при введении в исходную шихту до 1 % (мол.) Y2O3.
Полную стабилизацию кубической структуры определяли по исчезновению на рентгенограммах тетрагонального расщепления линий (311) и (113). В условиях плаз-мохимического синтеза стабилизация кубической структуры ZrO2 достигается при введении в исходную шихту ДО 6 /о Y2O3 (рис. 24). Дальнейшее повышение концентрации Y2O3 увеличивает параметр решетки при постоянном соотношении с/а = 1.
Исследования структуры и свойств керамики из плазменных порошков стабилизированного оксида циркония TuIf ЧТ0 наиболее высокие прочностные характеристики наблюдаются у образцов содержащих до 4 % (моя-) VDOB^0Hn6 °ТЖИГа в течении 20-30 ч при 1620 К обіди8 2^ис»РГН0С№ повышается и при этом на температур W поИсТепГнИ "Р°ЧНОСТИ около 47O К наблюдается bihJ
80. '
370 570 770 T1K
Рис 25. Зависимость прочности керамики состава ZrO3+0,04% Y2O3 после термообработки при 1620 К:
/ — 36 ч; 2 — 54 ч; в — І7 ч; 4 — исходный образец.
I
t
I
5
0J59 O?O 0,49,
Щ 18?
ЦБ 16,7 15,6
WO 1OOU ШЮ 1№ то ,д30 ft
(Г
1830 1650 1870 1690 1910 T1K
Ряс. 26. Зависимость прочности оксидно-карбидной керамики при изгибе (а) и микротвердости (б) от температуры горячего прессования легированной плазмохимическими (/) и товарным {2) оксидом циркония.
Увеличение прочности связано с появлением при термообработке моноклинной и тетрагональной фаз. Вблизи температурного минимума прочности наблюдается увеличение доли межкристаллитных разрушений. Эта температура близка к температуре фазового перехода, а снижение прочности в этих условиях связано с инициированием фазового перехода на границах зерен.
Зависимость изменения микротвердости оксиднокар-бидной режущей керамики с добавками плазмохимического оксида циркония и товарного ZrO2 марки «хч» от температуры горячего прессования приведены на рис. 26. Как видно из представленных на этом рисунке данных микротвердость керамики легированной плазмохимичес-*им ZrO2 достигает максимума при 1895 К и на 100 единиц больше, чем микротвердость образцов легированных фарным ZrO2. Максимальная прочность на изгиб достигала при 1900—2000 К, однако прочность образцов легированных плазменным оксидом циркония несколько выше.
