сгенерировать QR код
Открытый доступ
Только для подписчиков
Влияние нейтронного облучения на агрегатно- и дисперсно-упрочненную структуру ZTA композитной керамики
https://doi.org/10.22349/1994-6716-2025-122-2-130-152
Аннотация
Исследовано влияние облучения нейтронами на агрегатно- и дисперсно-упрочненную структуру композитной керамики состава α-Al2O3 + n%YSZ (ZrO2 + 3 мол.%Y2O3) (n = 0; 1; 5; 10 и 15 мас.%), полученную в результате обработки компактов высоким гидростатическим давлением 300 и 700 МПа. Рентгеноструктурный анализ показал, что нейтронное облучение двухфазной керамики не вызвало фазовых изменений в керамическом композите. В ходе работы установлено, что эффект дробления зерен в материале наблюдается только в отношении частиц YSZ и не наблюдается в отношении зерен α-Al2O3, что может быть связано с особенностями строения кристаллических решеток α-Al2O3 и t-ZrO2. Результаты исследований позволяют говорить о перспективах использования изучаемых керамик в условиях радиационного воздействия.
Ключевые слова
композитная керамика,
структура,
оксид алюминия,
диоксид циркония,
нейтроны,
облучение,
радиационная стойкость
При поддержке: Исследования выполнены при поддержке РНФ, грант № 24-72-10072, https:// rscf.ru/project/24-72-10072/
Об авторах
А. В. Малецкий
Донецкий физико-технический институт им. А. А. Галкина;
Объединенный институт ядерных исследований
Россия
Россия
283048, Донецк, ул. Розы Люксембург, 72;
141980, Московская обл., г. Дубна, ул. Жолио Кюри, 6
Р. Ш. Исаев
Донецкий физико-технический институт им. А. А. Галкина;
Объединенный институт ядерных исследований
Россия
Россия
283048, Донецк, ул. Розы Люксембург, 72;
141980, Московская обл., г. Дубна, ул. Жолио Кюри, 6
Д. Р. Беличко
Донецкий физико-технический институт им. А. А. Галкина
Россия
Россия
канд. физ.-мат. Наук
283048, Донецк, ул. Розы Люксембург, 72
Г. К. Волкова
Донецкий физико-технический институт им. А. А. Галкина
Россия
Россия
283048, Донецк, ул. Розы Люксембург, 72
Список литературы
1. Коренков В. В., Столяров Р. А., Васюков В. М., Шуклинов А. В., Ходан А. Н. Физико-механические свойства керамического композита НОА/МУНТ // Вестник российских университетов. Математика. – 2011. – № 3.
2. Скрипняк Е. Г., Скрипняк В. А., Кульков С. С., Коробенков М. В., Скрипняк В. В. Моделирование механического поведения керамических композитов с трансформационно-упрочненной матрицей при динамических воздействиях // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. – 2010. – № 2.
3. Абызов А. М. Исследования в области создания высококачественной алюмооксидной керамики. Ч. 1: Спекание с добавками, реакционное спекание, получение армированных композитов // Стекло и керамика. – 2018. – № 8. – С. 8–19.
4. Жолудев Д. С. Керамические материалы в ортопедической стоматологии. Керамика на основе оксида алюминия // Проблемы стоматологии. – 2012. – № 5.
5. Жолудев С. Е., Ивлев Ю. Н. Клинический пример использования гибридных материалов в практике ортопедической стоматологии // Проблемы стоматологии. – 2018. – № 1.
6. Mikhailov M. M., Yurшev S. A., Lapin A. N., Goronchko V. A., Mikhailova O. A. Optical properties of aluminum oxide powder modified by nanoparticles and prospects for its use in solar power and space industry // Acta Astronautica. – 2023. – V. 212. – P. 483–491. URL: https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2023.08.030
7. Tamilarasi T., Pratheep V. G., Rajasekar R., Ravichandran K., Shanmugam A., Sriraam H., Jagan N. Study and performance analysis of graphite and aluminium oxide coating on heat spreader application // Materials Today: Proceedings. – 2022. – V. 66, P. 3. – P. 1066–1073. URL: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.04.842
8. Maletsky A . V. , Belichko D . R., Konstantinova T. E., Volkova G . K., Doroshkevich A . S . , Lyubchyk A. I. et al. Structure formation and properties of corundum ceramics based on metastable aluminum oxide doped with stabilized zirconium dioxide // Ceramics International. – 2021. – V. 47, N 14. – P. 19489–19495. URL: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.03.286
9. Maletsky A . V. , Konstantinova T. E., Volkova G . K., Belichko D . R., Doroshkevich A . S . , Popov E. et al. High hydrostatic pressure influence on the properties and tendency to agglomeration of ZrO2 grains of the Al2O3 – YSZ composite ceramics system // Ceramics International. – 2023. – V. 49, N 10. – P. 16044–16052. URL: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.01.202
10. Dmitriev K. I., Bobkova T. V., Sorokina T. P., Koveza V. A., Yu rtaeva A. S., Doronin V. P., Potapenko O. V. Adjustment of textural and acidic properties of aluminum oxide by modifying the product of thermo-chemical activation of gibbsite with acids in hydrothermal conditions // Microporous and Mesoporous Materials. – 2024. – V. 369. – P. 113025. URL: https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2024.113025
11. Danilenko I., Lakusta M., Loladze L., Volkova G., Popov I., Glazunova V., Konstantinova T. Effect of alumina added by mechanical mixing and co-doping on the densification mechanisms of zirconia nanoparticles at the initial stage of sintering // Results in Physics. – 2020. – V. 19. – P. 103495. URL: https://doi.org/10.1016/j.rinp.2020.103495
12. Ahkozov L., Lakusta M., Danilenko I., Volkova G., Konstantinova T. Influence of cold isostatic pressure on formation of secondary nanoscale zirconia inclusions in alumina grains in ceramic composites 3Y-TZP with small amount of Al2O3 // 2018 IEEE 8th International Conference Nanomaterials: Application & Properties (NAP). – 2018. – P. 1–5. URL: https://doi.org/10.1109/NAP.2018.8915299
13. Chai J., Zhu Y., Niu L., Shen T., Cui M., Wang Z. Fabrication and characterization of SiC-ZTA ceramic composites by hot pressing // Ceramics International. – 2023. – V. 49, N 20. – P. 32799–32807. URL: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.07.249
14. Сафонова М . Н . , Федотов А . А . Разработка инструментального материала на основе металлической матрицы, упрочненной порошками природного алмаза // Евразийский союз ученых. – 2015. – № 6–3 (15). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/razrabotka-instrumentalnogo-materiala-na-osnove-metallicheskoy-matritsy-uprochnennoy-poroshkami-prirodnogo-almaza
15. García Ferré F., Mairov A., Ceseracciu L., et al. Radiation endurance in Al2O3 // Scientific Reports. – 2016. – V. 6. – P. 33478. URL: https://doi.org/10.1038/srep33478
16. Lawrence F., Mallika C., Mudali U. K., Natarajan R., Ponraju D., Seshadri S. K., Kumar T. S. S. Radiation degradation in the mechanical properties of polyetheretherketone–alumina composites // Journal of Nuclear Materials. – 2012. – V. 420, N 1–3. – P. 338–341. URL: https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2011.10.024
17. Abyshev B., Kozlovskiy A. L., Zhumadilov K. S., Trukhanov A. V. Study of radiation embitterment and degradation processes of Li2ZrO3 ceramic under irradiation with swift heavy ions // Ceramics. – 2022. – V. 5, N 1. – P. 13–23. URL: https://doi.org/10.3390/ceramics5010002
18. AbdEl-Hameed A. M. Radiation effects on composite materials used in space systems: a review // NRIAG Journal of Astronomy and Geophysics. – 2022. – V. 11, N 1. – P. 313–324. URL: https://doi.org/10.1080/20909977.2022.2079902
19. Giniyatova S. G., Kozlovskiy A. L., Rspayev R. M., Borgekov D. B., Zdorovets M. V. Study of the kinetics of radiation damage in CeO2 ceramics upon irradiation with heavy ions // Materials. – 2023. – V. 16, N 13. – P. 4653. URL: https://doi.org/10.3390/ma16134653
20. 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. – V. 11, N 1. – P. 9–16.
21. Стрекаловский В. Н., Полежаев Ю. М., Пальгуев С. Ф. Оксиды с примесным беспорядком: состав, структура, фазовые превращения. – М.: Наука, 1987.
22. Константинова Т. Е., Даниленко И. А., Токий В. В., Глазунова В. А. Получение нанопорошка циркония: от инновации к инновации // Наука и инновации. – 2005. – Т. 1, № 3. – С. 76–87.
23. Ledo Pereda L. M., Semenov V. N., Rikhvitsky V. S. et al. Ion beam scanning system for EG-5 accelerator // Physics of Particles and Nuclei Letters. – 2024. – V. 21. – P. 938–945. URL: https://doi.org/10.1134/S1547477124701061
24. Беличко Д. Р., Волкова Г. К., Малецкий А. В., Исаев Р. Ш. Влияние протонного облучения на структуру и свойства композитной керамики состава YSZ–SiO2–Al2O3 // Вопросы материаловедения. – 2024. – № 3 (119). – С. 46–56. URL: https://doi.org/10.22349/1994-6716-2024-119-3-46-56
25. Андерсон Дж. Структура металлических катализаторов. – М.: Мир, 1973.
26. Guinier A. X-Ray Diffraction in Crystals, Imperfect Crystals, and Amorphous Bodies. – Courier Corporation, 1994.
27. Maletsky A. V., Volkova G. K., Belichko D. R., Glazunova V. A., Doroshkevich A. S., Tatarinova A. A. et al. Influence of stabilized zirconium dioxide and high hydrostatic pressure on the kinetics of sintering nanopowders of metastable aluminum oxide // Ceramics International. – 2024. URL: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.09.002
28. Lakusta M., Danilenko I., Volkova G., Loladze L., Golovan G., Brukhanova I. et al. Effect of mechanical activation on sintering behaviour of tetragonal zirconia nanopowders // Ceramics International. – 2020. – V. 46, N 9. – P. 13953–13960. URL: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.02.193
29. Брон В. А. О рекристаллизации корунда // Доклады Академии наук СССР. – 1951. – Т. 80, № 4. – С. 661–664.
30. Шапошников А . В., Гриценко Д . В., Петренко И . П., Пчеляков О . П., Гриценко В . А . Атомная и электронная структура ZrO2 // Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 2006. – Т. 129, № 5. – С. 914–925.
31. Углов В. В. Радиационные процессы и явления в твердых телах. – Минск: Вышэйшая школа, 2016.
32. Физическое материаловедение. Т. 5: Материалы с заданными свойствами / Под ред. Калин Б. А. – Москва: НИЯУ МИФИ, 2012.
33. Бокштейн Б. С. Диффузия в металлах. – М.: Металлургия, 1978.
34. Lakusta M., Danilenko I., Konstantinova T., Volkova G. Influence of obtaining conditions on kinetics of the initial sintering stage of zirconia nanopowders // Nanoscale Research Letters. – 2016. – V. 11, N 1. URL: https://doi.org/10.1186/s11671-016-1452-3
Рецензия
Для цитирования:
Малецкий А.В., Исаев Р.Ш., Беличко Д.Р., Волкова Г.К. Влияние нейтронного облучения на агрегатно- и дисперсно-упрочненную структуру ZTA композитной керамики. Вопросы материаловедения. 2025;(2(122)):130-152. https://doi.org/10.22349/1994-6716-2025-122-2-130-152
For citation:
Maletsky A.V., Isaev R.Sh., Belichko D.R., Volkova G.K. Effects of neutron irradiation on aggregate- and dispersion-hardened structure of ZTA composite ceramics. Voprosy Materialovedeniya. 2025;(2(122)):130-152. (In Russ.) https://doi.org/10.22349/1994-6716-2025-122-2-130-152
Просмотров:
0
Послать статью по эл. почте 