ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ КЕРАМИКАХ НА ОСНОВЕ ТУГОПЛАВКИХ ОКСИДОВ AL2O3, ZRO2, TIO2, WO3, NB2O5
DOI:
https://doi.org/10.52167/1609-1817-2023-128-5-482-492Ключевые слова:
многокомпонентные керамики, твердофазный синтез, тугоплавкие оксиды, структурные превращения, фазовый состав, фазы внедренияАннотация
В данной работе представлены результаты изучения процессов фазообразования в многокомпонентных керамиках на основе оксидных тугоплавких соединений (Al2O3, ZrO2, TiO2, WO3, Nb2O5), полученных методом механохимического твердофазного синтеза с последующим термическим отжигом. Согласно данным анализа морфологических особенностей получаемых керамик было установлено, что добавление в состав соединений WO3, Nb2O5 приводит к изменению морфологии включений со сферических на кубические зерна, характерных для оксидных соединений вольфрама и ниобия. В ходе проведенных исследований изучения фазового состава установлено, что увеличение концентрации компонент состава керамик приводит к формированию многофазных керамик, состоящих из сложных оксидов с включениями в виде простых оксидов Al2O3, ZrO2, TiO2, наличие которых обусловлено процессами слабой растворимости. Наличие многофазности приводит к увеличению прочностных характеристик, обусловленному эффектами упрочнения, связанными с наличием межфазных границ. При определении механических характеристик было установлено, что изменение фазового состава за счет формирование структур по типу сложных оксидов приводит к упрочнению и повышению стойкости к трещинообразованию более чем в 1.5 раза в сравнении с двухкомпонентными керамиками.
Библиографические ссылки
[1] Besra L., Liu M. A review on fundamentals and applications of electrophoretic deposition (EPD) //Progress in materials science. – 2007. – Vol. 52, №. 1. – P. 1-61.
[2] Vasylkiv O., Sakka Y., Skorokhod V. V. Nano-explosion synthesis of multi-component ceramic nano-composites //Journal of the European Ceramic Society. – 2007. – Vol. 27, №. 2-3. – P. 585-592.
[3] Vinayagasundaram C., Nesaraj A. S., Sivaranjana P. Overview on multicomponent ceramic composite materials used for efficient photocatalysis–An update //Journal of the Indian Chemical Society. – 2023. – P. 100908.
[4] Masanta M. et al. Development of a hard nano-structured multi-component ceramic coating by laser cladding //Materials Science and Engineering: A. – 2009. – Vol. 508, №. 1-2. – P. 134-140.
[5] Petrik N. G., Alexandrov A. B., Vall A. I. Interfacial energy transfer during gamma radiolysis of water on the surface of ZrO2 and some other oxides //The Journal of Physical Chemistry B. – 2001. – Vol. 105, №. 25. – P. 5935-5944.
[6] Sebastian M. T., Jantunen H. Low loss dielectric materials for LTCC applications: a review //International Materials Reviews. – 2008. – Vol. 53, №. 2. –P. 57-90.
[7] Lee H. B. et al. Fabrication and mechanical properties of Al-based in situ nano-composites reinforced by Al2O3 and intermetallic compounds //Materials transactions. – 2012. – Vol. 53, №. 2. – P. 428-434.
[8] Meng F. et al. Influence of soaking time on nonlinear electrical behavior and dielectric properties of TiO2-based varistor ceramics //Journal of Central South University of Technology. – 2009. – Vol. 16, №. 6. – P. 897-901.
[9] Zeng S. et al. Enhanced thermal shock resistance of zirconia ceramics with multi-component rare earth and tourmaline addition //Ceramics International. – 2023. – Vol. 49, №. 11. – P. 18689-18698.
[10] Zhang H., Akhtar F. Processing and characterization of refractory quaternary and quinary high-entropy carbide composite //Entropy. – 2019. – Vol. 21, №. 5. – P. 474.
[11] Zhang Y. et al. Mechanical properties of zirconia composite ceramics //Ceramics International. – 2013. – Vol. 39, №. 7. – P. 7595-7603.
[12] Liu Q., Huang S., He A. Composite ceramics thermal barrier coatings of yttria stabilized zirconia for aero-engines //Journal of materials science & technology. – 2019. – Vol. 35, №. 12. – P. 2814-2823.
[13] Li X. et al. Mechanical and dielectric properties of porous Si3N4–SiO2 composite ceramics //Materials Science and Engineering: A. – 2009. – Vol. 500, №. 1-2. – P. 63-69.
[14] Shin J. H., Hong S. H. Fabrication and properties of reduced graphene oxide reinforced yttria-stabilized zirconia composite ceramics //Journal of the European Ceramic Society. – 2014. – Vol. 34, №. 5. – P. 1297-1302.
[15] Hannachi E. et al. Synthesis, characterization, and performance assessment of new composite ceramics towards radiation shielding applications //Journal of Alloys and Compounds. – 2022. – Vol. 899. – P. 163173.
[16] Feng W. et al. Crystallographic study of Al3Zr and Al3Nb as grain refiners for Al alloys //Transactions of Nonferrous Metals Society of China. – 2014. – Vol. 24, №. 7. – P. 2034-2040.
[17] Skala R. D., Li D., Low I. M. Diffraction, structure and phase stability studies on aluminium titanate //Journal of the European Ceramic Society. – 2009. – Vol. 29, №. 1. – P. 67-75.
[18] López-López E. et al. Structural characterization of bulk ZrTiO4 and its potential for thermal shock applications //Journal of the European Ceramic Society. – 2012. – Vol. 32, №. 2. – P. 299-306.
[19] Remy F. et al. Titane à valence mixte, un nouvel oxyde ternaire: Al2Ti7O15 //Journal of solid state chemistry. – 1988. – Vol. 76, №. 1. – P. 167-177.
[20] Bordet P. et al. Powder neutron diffraction study of ZrTiO4, Zr5Ti7O24, and FeNb2O6 //Journal of Solid State Chemistry. – 1986. – Vol. 64., №. 1. – P. 30-46.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2023 Кайрат Кадыржанов, Артем Козловский, Дмитрий Шлимас, Асхат Бергузинов
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
