Investigation of phase and structural states in nanocrystalline powders based on zirconium dioxide

Анотація

Поведінка полікристалічного тіла під час спікання ZrO₂ визначається не стільки властивостями окремих частинок, скільки властивостями агрегатів, а міцність зв’язків між частинками порошку істотно впливає на процес спікання та кінцеві властивості керамічних композиційних матеріалів. Збільшення щільності і рівномірний розподіл пористості досягається при тиску і температурі спікання, коли ще не почався процес інтенсивної рекристалізації. Традиційне спікання за температури 1500 °С з витримкою 1 рік зразків ZrO₂ і ZrO₂–20 мас.% Al₂O₃ з початковим розміром частинок 120 і 40 нм відповідно дало змогу отримати матеріал з відносною густиною 81 % (ZrO₂) і 86 % (ZrO₂–20 мас.% Al₂O₃). Методом електроконсолідації виготовлено масивні зразки субмікронної кераміки композиції ZrO₂–n мас.% Al₂O₃ (n = 10; 20; 30) з густиною до 99% від теоретичної та масштабом мікроструктури близько 270 нм. Встановлено, що додавання метастабільних нанопорошків Al₂O₃ викликає зміщення початку усадки тетрагонального YSZ до високих температур і впливає на зменшення розміру зерна тетрагонального YSZ до 170–200 нм.