Опанування та модернізація фізико-хімічних процесів синтезу оксидних сполук зі структурою пірохлору
DOI:
https://doi.org/10.18664/1994-7852.197.2021.248097Ключові слова:
бaгaтoкoмпoнeнтнi oксиди, пiрoхлoри, ультрa- тa нaнoдиспeрснi пoрoшки, кoнсoлiдoвaнi мaтeрiaли, кoмпaктувaння, спiкaнняАнотація
Дoслiджeнo прoцeси синтeзу, структурнi хaрaктeристики i структурнoфaзoвi прoцeси в бaгaтoкoмпoнeнтних мeтaлoкeрaмiчних oксидних мaтeрiaлaх, фiзикoхiмiчнi мeхaнiзми прoцeсу синтeзу бaгaтoeлeмeнтних oксидних спoлук Y2Zr2O7 зi структурoю пiрoхлoру при кoнсoлiдaцiї i спiкaннi oксидiв iтрiю тa циркoнiю, мeхaнiзми фoрмувaння тa eвoлюцiї структури oтримaних мaтeрiaлiв, структурнo-фaзoвi хaрaктeристики мaтeрiaлiв з рiзним хiмiчним склaдoм. Дoслiджeнo структурнo-фaзoву eвoлюцiю при синтeзi нoвих рeчoвин тa кoнсoлiдaцiї спoлук систeми Y2O3–ZrO2. Oтримaнo зрaзки oксидних спeкiв з чaсткoю пiрoхлoрнoї фaзи Y2Zr2O7 дo 41 %. Встaнoвлeнo, щo кiнeтикa збiльшeння чaстки пiрoхлoрнoї фaзи в зрaзкaх свiдчить прo бaжaнe пiдвищeння aктивнoстi хiмiчнoї рeaкцiї, чoгo мoжливo дoсягти пiдвищeнням тeмпeрaтури синтeзу дo тeмпeрaтур утвoрeння eвтeктики aбo збiльшeнням рeaкцiйнoї пoвeрхнi пoрoшкiв.
Посилання
Borman V. D., Kargin N. I. Conference of Physics of Nonequilibrium Atomic Systems and
Composites. 2015 and Conference of Heterostructures for Microwave, Power and Optoelectronics:
Physics, Technology and Devices. Physics Procedia, Physics Procedia. 2015. Vol. 72. 552 p.
Lee J.-S. Moving from convergence to divergence: the future of nanotechnology.
Nanotechnology Reviews. 2014. Vol. 3, No. 5. P. 411–412.
Nerubatskyi V., Plakhtii O., Hordiienko D., Khoruzhevskyi H. Prospects for the
development of power electronics by application of technologies for production of power
semiconductor switches based on silicon carbide. International scientific journal «Industry 4.0».
Vol. 5, No. 4. P. 170–173.
Gevorkyan E. S., Nerubatskyi V. P., Gutsalenko Yu. H., Morozova O. M. Some features of
ceramic foam filters energy efficient technologies development. Modern engineering and innovative
technologies. 2020. Issue 14. Part 1. P. 46–60. DOI: 10.30890/2567-5273.2020-14-01-014.
Bai X.-M. Efficient Annealing of Radiation Damage Near Grain Boundaries via Interstitial
Emission. Science Mag. 2010. Vol. 327. P. 1631–1634.
Allen G. B., Kerr M. Measurement and modeling of strain fields in zirconium hydrides
precipitated at a stress concentration. J. Nucl. Mater. 2012. Vol. 430. P. 27–36.
Gevorkyan E. S., Rucki M., Kagramanyan A. A., Nerubatskiy V. P. Composite material for
instrumental applications based on micro powder Al2O3 with additives nano-powder SiC.
International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2019. Vol. 82. P. 336–339.
DOI: 10.1016/j.ijrmhm.2019.05.010.
Arzhavitin V. M. Study of the influence of alloying with nanostructured ZrO2 oxides on the
properties of steel Х18Н10Т. VANT. 2013. Vol. 5 (87). P. 58–65.
Skuratov V. A., Sohatsky A. S., O’Connell J. H. Swift heavy ion tracks in Y2Ti2O7
nanoparticles in EP450 ODS steel. J. Nucl. Mater. 2015. Vol. 456. P. 111–114.
Геворкян Е. С., Нерубацький В. П. Моделювання процесу гарячого пресування
AL2O3 при прямому пропусканні змінного електричного струму з частотою 50 Гц. Зб. наук.
праць Укр. держ. акад. залізнич. трансп. Харків: УкрДАЗТ, 2009. Вип. 110. С. 45–52.
Melnikov P., Nascimento V. A., Consolo L. Z., Silva A. F. Mechanism of thermal
decomposition of yttrium nitrate hexahydrate, Y(NO3)3×6H2O and modeling of intermediate
oxynitrates. J. of Therm. Analysis and Calorimetry. 2013. Vol. 111, No. 1. P. 115–119.
Мікроструктура аустенітної сталі 08Х18Н10Т, механічно легованої нанооксидами
системи Y2O3–ZrO2 / С. В. Старостенко, В. М. Воєводін, М. А. Тихоновський, М. І. Даніленко,
О. С. Кальченко, О. М. Великодний, Н. Ф. Андрієвська. Фізико–хімічна механіка матеріалів.
Вип. 51. № 6. С. 70–74.
Beresnev V. M., Toryanik I. N., Pogrebnjak A. D., Sobol O. V., Kolesnikov D. A.,
Lytovchenko S. V., Turbin P. V. Structure and physical and mechanical properties of nanocomposite
(Zr–Ti–Cr–Nb)N and (Ti–Zr–Al–Nb–Y)N coatings, obtained by vacuum–arc evaporation method.
Nanocomposites, Nanophotonics, Nanobiotechnology and Applications. Springer Proceedings in
Physics. 2014. Vol. 5. P. 75–84.
Litovchenko S. High-temperature silicides: properties and application. East Eur. J. Phys.
Vol. 3, No. 3. P. 4–24.
Gevorkyan E., Nerubatskyi V., Gutsalenko Yu., Melnik O., Voloshyna L. Examination of
patterns in obtaining porous structures from submicron aluminum oxide powder and its mixtures.
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2020. Vol. 6 (108). P. 41–49.
DOI: 10.15587/1729-4061.2020.216733.
Інтегровані технології обробки матеріалів: підручник / Е. С. Геворкян,
Л. А. Тимофеєва, В. П. Нерубацький, О. М. Мельник. Харків: УкрДУЗТ, 2016. 238 с.
Azarenkov N. A., Litovchenko S. V., Beresnev V. M., Chishkala V. A., Veliev Yu. I.
Condensation of silicide films from pure components. VANT. Series: Vacuum, pure materials,
superconductors. 2014. Vol. 1 (89). P. 180–183.
Arkhipova N. A. Zirconium: state and development prospects of the world market.
GIREDMET: «Economics and Management». 2002. Vol. 5. P. 66–70.
Нові матеріали та технології їх отримання: підручник / Е. С. Геворкян,
Г. Д. Семченко, Л. А. Тимофеєва, В. П. Нерубацький. Харків: Діса плюс, 2015. 344 с.
Ruff O., Ebert F. Zum der Keramischen Hoch fenerfest Stoffe. Zeitschrift fur Anorganische
und Algemeine Chemic. 1929. Vol. 180, No. 1. P. 19–41.
Inamura E. Ya. Refractories and their application: Per. from japan. Metallurgy. 1984. 72 p.
Block S., Yornada J. A., Piermarini G. J. Pressure – Temperature Phase Diagram of
Zirconia. J. Amer. Cer. Soc. 1985. Vol. 68, No. 9. P. 497–490.
Okovityi V. V. Choice of oxides for stabilizing zirconium dioxide in the preparation of
heat-protective coatings. Science and Technology. 2015. Vol. 5. P. 26–32.
Геворкян Э. С., Нерубацкий В. П., Мельник О. М. Горячее прессование
нанопорошков состава ZrO2-5%Y2O3. Зб. наук. праць Укр. держ. акад. залізнич. трансп.
Харків: УкрДАЗТ, 2010. Вип. 119. С. 106–110.
Virkar A. V., Clarke D. R. The tetragonal-Monoclinic Transformation in Zirconia: Lessons
learned and future trends. J. Am. Ceram. Soc. 2009. Vol. 92, No. 9. P. 1901–1920.
Нові керамічні композиційні матеріали інструментального призначення: монографія
/ Р. В. Вовк, Е. С. Геворкян, В. П. Нерубацький, М. М. Прокопів, В. О. Чишкала,
О. М. Мельник. Харків: ХНУ імені В. Н. Каразіна, 2018. 200 с.
Hannink R. H., Kelly P. M., Muddle B. C. Transformation Toughening in Zirconia:
Containing Ceramics. J. Amer. Ceram. Soc. 2004. Vol. 83, No. 3. P. 461‒487.
Chen M., Hallstedt B., Gauckler L. Thermodynamic modeling of the ZrO2–YO1.5 system.
Solid State Ionics. 2014. Vol. 170. P. 255–274.
Ondic H. M., McMurdie H. F. Phase Diagrams for Zirconium and Zirconia Systems.
Hardcover. 1998. 525 p.
Banerjee S., Mukhopadyay P. Phase Transformation: Examples from Titanium and
Zirconium Alloys, Pergamon Press. 2007. P. 6–11.
Alisin V. V., Borik M. A., Kulebyakin A. V. Investigation of the mechanical properties of
crystals of partially stabilized zirconium dioxide by the method of kinetic microindentation. Inorganic
materials. 2015. Vol. 6 (51). P. 609–613.
Christel P., Meunier A., Heller M., Torre J., Peille C. Mechanical properties and short- term
in-vivo evaluation of yttrium-oxide-partially-stabilized zirconia. J. Biomed. Mater. Res. 1989.
Vol. 23. P. 45–61.
Borik M. A., Volkova T. V., Kulebyakin A. V., Lomonova E. Ye., Kulebyakin A. V.,
Milovich F. O., Myzina V. A., Ryabochkina P. A., Tabachkova N. Yu., Chabushkin A. N. Phase
composition and spectral-luminescent properties of crystals of zirconia partially stabilized with
yttrium, doped with Nd2O3 and CeO2. Springer Verlag, Optics and Spectroscopy. 2015. Vol. 6 (118).
P. 949–955.
Borik M. A., Bublik V. T., Vilkova M. Yu. Structure, phase composition and mechanical
properties of ZrO2 crystals partially stabilized by Y2O3. Materials of electronic technology. 2014.
Vol. 1 (65). P. 58–64.
Toropov N. A., Barzakovsky V. P., Bondar I. A., Udalov Yu. P. State diagrams of silicate
systems. Directory. Second edition. Metal – oxygen compounds of silicate systems. Ed. «Science».
Vol. 2. 372 p.
Voronko Yu. K., Ignatov B. V., Lomonova E. E. Investigation of high-temperature phase
transitions in solid solutions based on ZrО2 and HfO2 by the method of Raman light scattering. Solid
State Physics. 1980. Vol. 22, No. 4. P. 1034–1038.
Rutman D. S., Toropov Yu. S., Pliner S. Yu. Highly refractory materials from zirconium
dioxide. Metallurgy. 1985. 136 p.
Harushige T., Yoshihide K., Masahito N. Surface relief associated with yttria ceramics
observed by atomic force microscopy. J. Amer. Ceram. Soc. 1999. Vol. 82, No. 10. P. 2921–2923.
Behrens G., Dransmann G. W., Heuer A. H. On the isothermal martensitic transformation
in 3Y – TZP. J. Amer. Ceram. Soc. 1993. Vol. 76, No. 4. P. 1025–1030.
Rauh E. G., Garg S. P. The ZrО2–х (cubic) – ZrО2–х (cubic + tetragonal) Phase Boundary.
J. Amer. Ceram. Soc. 1980. Vol. 63. P. 239–240.
Collonques R., Revcolevsci A., Foex M. Phase transformation of zirconium dioxide.
Collog. Ine CNRS. 1972. Vol. 205. P. 241–246.
Tae M. Y., Kyu P. H., Kyung K. D., Hee K. C. Preparation of monodisperse and spherical
zirconia powders by heating of alcohol – aqueous salt solutions. J. Amer. Ceram. Soc. 1995. Vol. 78,
No. 10. P. 2690–2694.
Srinivasan R., Rice L., Davis B. Critical particle size and phase transformation in zirconiat
transmission electron microscopy and X–ray diffraction studies. J. Amer. Ceram. Soc. 1990. Vol. 73,
No. 11. P. 3528–3530.
Sukharevsky B. Ya., Alapin B. G., Gavrish A. M. On the peculiarities of the kinetics of the
polymorphic transformation of zirconium dioxide upon cooling. Reports of the USSR Academy of
Sciences. 1964. Vol. 156, No. 3. P. 677–680.
Meyer K. Physico-chemical crystallography: Per. with him. Metallurgy. 1972. 480 p.
Polezhaev Yu. M. Low-temperature cubic and tetragonal forms of zirconium dioxide.
ZhFKh. 1967. Vol. 41, No. 11. P. 2958–2959.
Glushkova V. B. Rare earth metals, alloys and compounds. Science. 1973. P. 206–217.
Gavrish A. M., Sukharevsky B. Ya., Krivoruchko P. P. Influence of heating rate on
temperature characteristics of diffusionless transformation of zirconium dioxide. Reports of the USSR
Academy of Sciences. 1967. Vol. 4. P. 886–889.
Belyakov A. V. Stabilization of polymorphic phases in oxides. Polymorphic
transformations. Glass and ceramics. 1999. Vol. 2. P. 16–17.
Sukharevsky B. Ya., Gavrish A. M., Alapin B. G. Polymorphic transformations of
zirconium dioxide. Coll. scientific. tr. UNIIO. 1968. Vol. 9. P. 5–28.
Virkar A. V., Clarke D. R. The tetragonal-Monoclinic Transformation in Zirconia: Lessons
learned and future trends. J. Am. Ceram. Soc. 2009. Vol. 92, No. 9. P. 1901–1920.
Krogstad J. A., Lepple M., Gao Y., Lipkin D. M., Levi G. G. Effect of Yttria Content on
the Zirconia Unit Cell Parameters. J. Am. Ceram. Soc. 2011. Vol. 94. P. 4548–4554.
Gevorkyan E. S., Nerubatskyi V. P., Chyshkala V. O., Morozova O. M. Cutting composite
material based on nanopowders of aluminum oxide and tungsten monocarbide. Modern engineering
and innovative technologies. 2021. Iss. 15. Part 2. P. 6–14. DOI: 10.30890/2567-5273.2021-15-02-020.
Sikarwar S., Yadav B. C., Singh S., Dzhardimalieva G. I., Pomogailo S. I.,
Golubeva N. D., Pomogailo A. D. Fabrication of nanostructured yttria stabilized zirconia
multilayered films and their optical humidity sensing capabilities based on transmission. Sensors and
Actuators B: Chemical. 2016. Vol. 232. P. 283–291.
Degtyarev S. A., Voronin G. F. Solution of ill-posed problems of thermodynamics of phase
equilibria. Journal. physical chemistry. 1987. 611 p.
Fabrichnaya O., Aldinger F. Assessment of the Thermodynamic Parameters in the System
ZrO2–Y2O3–Al2O3. Zeitschrift fur Metallkunde. 2004. Vol. 95 (1). P. 27–39.
Wang L., Zhong X. H., Zhao Y. X., Tao S. Y., Zhang W., Wang Y., Sun X. G. Design and
optimization of coating structure for the thermal barrier coatings fabricated by atmospheric plasma
spraying via finite element method. Journal of Asian Ceramic Societies. 2014. Vol. 2. P. 102–116.
Asadikiya M., Sabarou H., Chen M., Zhong Y. Phase Diagram for Nano Yttria–Stabilized
Zirconia System. RSC Advances. 2016. Vol. 6, No. 21. P. 17438–17445.
Геворкян Е. С., Нерубацький В. П. До питання отримання тонкодисперсних структур
з нанопорошків оксиду алюмінію. Зб. наук. праць Укр. держ. акад. залізнич. трансп. Харків:
УкрДАЗТ, 2009. Вип. 111. С. 151–167.
Hannink R. H., Kelly P. M., Muddle B. C. Transformation Toughening in ZirconiaContaining Ceramics. J. Amer. Ceram. Soc. 2004. Vol. 83, No. 3. P. 461‒487.
Gevorkyan E. S., Morozova O. M., Sofronov D. S., Nerubatskyi V. P., Ponomarenko N. S.
The formation of ZrO2-Y2O3-nanoparticles from fluoride solutions. Abstracts of the II International
Advanced Study Conference on Condensed Matter and Low Temperature Physics 2021 «CM<P
» (6–12 June 2021, Kharkiv). Kharkiv: FOP Brovin O. V., 2021. P. 190.
Синтез та структурні характеристики оксидів системи Y2O3–Zr2O3–TiO2 : звіт про
НДР (остаточ.): 40–16 / Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна; кер.
М. Азарєнков; викон. С. Литовченко та ін. Харків, 2016. 32 с.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
