Вклад гибридной компоненты в структуру и свойства керамики на основе метастабильных фаз Al₂O₃

Представлены результаты исследования влияния легирования оксидом иттрия на керамику состава (γ + θ)Al₂O₃ + nY2O3 (n = 0, 1, 2, 3 мас. %), спеченную при 1550°С в течение 2 ч из порошков указанного состава при температурах 500, 800, 1000°С. Методом рентгеноструктурного анализа установлено образование в керамике алюмоиттриевого граната Y ₃Al₅O₁₂ (YAG) и метастабильной фазы того же состава с тетрагональным типом решетки в порошках при температуре выше 1200°С. Установлено влияние YAG на физико-механические характеристики керамики. Максимальный уровень физико-механических свойств наблюдался в керамике состава α-Al₂O₃ + 0 мас.% Y₂O₃, полученной из порошка, отожженного при 800°С. Обнаружен эффект так называемой «взаимной защиты от кристаллизации», заключающийся во взаимном торможении кристаллизационных процессов в порошках системы Al₂O₃–Y₂O₃. 

1. Золотов К. А., Захаров А. И., Белова И. А. Подготовка шихты для изготовления муллитовых огнеупоров // Успехи в химии и химической технологии. – 2013. – Т. 27, №5. – С. 40–43.

2. Леун Е. В., Леун В. И., Савенков В. А., Курлов В. Н., Никель А. В. Вопросы построения телескопических приборов активного контроля размеров изделий с корундовыми наконечниками // Динамика систем, механизмов и машин. – 2018. – Т. 6, №2. – С. 29–37.

3. Леун Е. В., Леун В. И., Шаханов А. Е. Метрологический анализ лазерных приборов активного контроля размеров изделий с использованием корундовых наконечников // ОНВ. – 2018. – Т. 2. – С. 98–103.

4. Симонова Г. В., Максимов В. Г. Конструктивные решения системы коллимации многоволнового излучения ND: YAG лазера // Интерэкспо гео-сибирь. – 2013. – Т. 5, № 3. – С. 63–67.

5. Wahsh M. M. S., Khattab R. M., Awaad M. Thermo-mechanical properties of mullite/zirconia reinforced alumina ceramic composites // Materials & Design. – 2012. – Т. 41. – P. 31–36.

6. Abyzov A. Оксид алюминия и алюмооксидная керамика (обзор). Ч. 2: Зарубежные производители алюмооксидной керамики. технологии и исследования в области алюмооксидной керамики // Стекло и керамика. – 2018. – Т. 8. – С. 13–22.

7. Керамика из высокоогнеупорных окислов / В. С. Бакунов, В. Л. Балкевич, А. С. Власов и др. / Под ред. Д. Н. Полубояринова, Р. Я. Попильского. – М.: Металлургия, 1997.

8. Кнунянц И. Л. Химическая энциклопедия. Т. 1. – М.: Советская энциклопедия, 1988.

9. Бакунов В. С., Лукин Е. С. Особенности технологии высокоплотной технической керамики. Спекание оксидной керамики // Стекло и керамика. – 2008. – T. 12, № 7. – С. 19–23.

10. Макаров Н. А. Использование добавок, образующих жидкую фазу при обжиге, в технологии корундовой керамики // Стекло и керамика.– 2003. – № 10. – С. 31–34.

11. Нейман А. Я., Ткаченко Е. В., Квичко Л. А., Коток Л. А. Условия и макромеханизм твердофазного синтеза алюминатов иттрия // Журнал неорганической химии. – 1980. – Т. 25, № 9. – С. 2340–2345.

12. Глушкова В. Б., Кржижановская В. А., Егорова О. Н., Удалов Ю. П., Качалова В. П. Взаимодействие оксидов иттрия и алюминия // Изв. АН СССР. Неорганические материалы. – 1983. – Т. 19, № 1. – С. 95–99.

13. Забелин Д. А., Чайникова А. С., Качаев А. А., Осин И. В., Гращенков Д. В. Cинтез, структура и свойства керамики на основе оксинитрида алюминия (ALON), полученной методом искрового плазменного спекания // Труды ВИАМ. – 2019. – T. 6 (78) . – C. 13–19.

14. Li X., Luo J., Zhou Y. Spark plasma sintering behavior of AlON ceramics doped with different concentrations of Y2O3 // Journal of the European Ceramic Society. – 2015. – V. 35, N 7. – P. 2027–2032.

15. Малецкий А. В., Константинова Т. Е., Беличко Д. Р., Волкова Г. К., Бурховецкий В. В., Брюханова И. И., Головань Г. Н. Влияние легирования диоксидом циркония, стабилизированным иттрием, на структуру и свойства керамики на основе θ-оксида алюминия // ФТВД. – 2021. – Т. 31, № 1. – C. 63–74.

16. Danilenko I., Prokhorenko S., Konstantinova T., Ahkozov L., Burkhovetski V., Glazunova V.. Effect of small amount of alumina on structure, wear and mechanical properties of 3Y–TZP ceramics // World Journal of Engineering. – 2014. – T. 11. – P. 9–16.

17. Петров А. Н., Остроушко А. А. Фазовые превращения, сопровождающие синтез феррованадиевых гранатов // Журнал неорганической химии. – 1985. – Т. 30, № 10. – С. 2638–2641.

18. Михайлов Г. Г., Макровец Л. А. Термодинамическое моделирование фазовых равновесий с оксидными системами. Диаграммы состояния оксидных систем с Y2O3 // Вестник ЮУрГУ. – 2014. – T. 14, № 4. – C. 5–10.

19. Морозова Л. П., Лукин Е. С., Ефимовская Т. В., Смоля А. В., Получение керамики из алюмоиттриевого граната // Стекло и керамика. – 1978. – Т. 8, № 3. – С. 28–31.

20. Стрекаловский В. Н., Полежаев Ю. М., Пальгуев С. Ф. Оксиды с примесной разупорядоченностью: состав, структура, фазовые превращения / Под ред. А. Д. Неуймина. – М.: Наука, 1987.