Исследование механизмов фазообразования в композитных ZrO2 – Al2O3 керамик при добавлении стабилизирующего допанта V2O5

Аннотация

В данной статье представлены результаты механизмов фазообразования композитных ZrO₂-Al₂O₃ керамик при добавлении в состав стабилизирующего допанта V₂O₅, изменение концентрации которой приводит к укрупнению размеров зерен, снижению пористости, а также формированию в структуре фазы замещения Zr(V)O₂ при концентрациях допанта более 0.10 М. В ходе проведенных исследований было установлено, что добавление в состав композитных ZrO₂-Al₂O₃ керамик допанта V₂O₅ приводит к укрупнению зерен ZrO₂ в составе матрицы Al₂O₃. При этом укрупнение зерен ZrO₂ приводит к снижению пористости, а также изменению зерен со сферической формы к неправильной ромбовидной, представляющей собой сплав более мелких зерен, сплавление которых вызвано термическим воздействием при плавлении оксида V₂O₅. При этом в случае увеличения концентрации стабилизирующего допанта V₂O₅ в составе керамик более 0.1 М приводит к формированию в структуре мелкодисперсной фракции V₂O₅ с орторомбическим типом кристаллической решетки, весовой вклад которой составляет в пределах 4-9% в зависимости от концентрации стабилизирующего допанта. Формирование фазы частичного замещения Zr(V)O₂, наблюдаемое при концентрациях допанта V₂O₅ в составе керамик выше 0.1 М обусловлено эффектами термического плавления оксида ванадия, что приводит к инициализации процессов укрупнения зерен за счет спекания, а также частичного замещения ионов циркония ионами ванадия в составе моноклинной фазы.