Влияние условий синтеза на свойства порошков и керамики на основе диоксида циркония, частично стабилизированного оксидом иттрия

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Методом традиционного совместного осаждения гидроксидов и в микрореакторе с встречными интенсивно закрученными потоками реагентов получены ксерогели в системе ZrO2–Y2O3. Изучены их физико-химические свойства. Выявлены закономерности влияния метода синтеза на фазовый состав порошков и керамики на основе диоксида циркония. Получены керамические материалы с высокими прочностными характеристиками, состоящие из смеси кубической и тетрагональной модификаций ZrO2.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. Ю. Федоренко

Филиал НИЦ “Курчатовский институт” – ПИЯФ – Институт химии силикатов им. И. В. Гребенщикова

Автор, ответственный за переписку.
Email: fedorenkonyu@ya.ru
Россия, Санкт-Петербург

О. Л. Белоусова

Филиал НИЦ “Курчатовский институт” – ПИЯФ – Институт химии силикатов им. И. В. Гребенщикова

Email: fedorenkonyu@ya.ru
Россия, Санкт-Петербург

С. В. Мякин

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)

Email: fedorenkonyu@ya.ru
Россия, Санкт-Петербург

Ю. С. Кудряшова

Филиал НИЦ “Курчатовский институт” – ПИЯФ – Институт химии силикатов им. И. В. Гребенщикова

Email: fedorenkonyu@ya.ru
Россия, Санкт-Петербург

Т. В. Хамова

Филиал НИЦ “Курчатовский институт” – ПИЯФ – Институт химии силикатов им. И. В. Гребенщикова

Email: fedorenkonyu@ya.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. С. Долгин

Филиал НИЦ “Курчатовский институт” – ПИЯФ – Институт химии силикатов им. И. В. Гребенщикова

Email: fedorenkonyu@ya.ru
Россия, Санкт-Петербург

Р. Ш. Абиев

Филиал НИЦ “Курчатовский институт” – ПИЯФ – Институт химии силикатов им. И. В. Гребенщикова; Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)

Email: fedorenkonyu@ya.ru
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Kumar S., Bhunia S., Ojha A.K. Effect of calcination temperature on phase transformation, structural and optical properties of sol-gel derived ZrO2 nanostructures // Phys. Rev. E. 2015. V. 66. P. 74–80.
  2. Кораблева Е.А. Физико-химические закономерности синтеза и спекания наноструктурных материалов на основе ZrO2: дисс. … к. техн. наук. Обнинск, 2021. 162 с.
  3. Жигачев А.О., Головин Ю.И., Умрихин А.В., Коренков В.В., Тюрин А.И., Родаев В.В., Дьячек Т.А. Мир материалов и технологий. Керамические материалы на основе диоксида циркония / под общ. ред. Ю.И. Головина. М: ТЕХНОСФЕРА, 2018. 358 с.
  4. Заводинский В.Г. О механизме ионной проводимости в стабилизированном кубическом диоксиде циркония // Физика твердого тела. 2004. Т. 46. № 3. С. 441–445.
  5. Чухарев В.Ф., Студеникин Г.В., Мохонь Т.В., Лукашенко Г.В., Устюгов А.В., Крылова О.Е., Суворова Э.А., Гречко М.В., Ефремова И.Г. Особенности переработки нанопорошков YSZ и электропроводность керамики на их основе // Реферативный журнал. Технология неорганических веществ и материалов. 2005. № 7. C. 58–76.
  6. Gusarov V.V., Al'myashev V.I., Beshta S.V., Khabenskii V.B., Granovskii V.S., Udalov Yu.P. Sacrificial materials for safety systems of nuclear power stations: a new class of functional materials // TE. 2001. V. 48. № 9. P. 721–724.
  7. Teychené S., Rodríguez-Ruiz I., Ramamoorthy R.K. Reactive crystallization: From mixing to control of kinetics by additives // Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2020. V. 46. P. 1–19.
  8. Zhao C.-X., He L., Qiao S.Z., Middelberg A.P.J. Nanoparticle synthesis in microreactors // Chem. Eng. Sci. 2011. Vol. 66. № 7. P. 1463–1479.
  9. Luo L., Yang M., Chen G. Continuous synthesis of TiO2-supported noble metal nanoparticles and their application in ammonia borane hydrolysis // Chem. Eng. Sci. 2022. V. 251. P. 117479.
  10. Schwarzer H.-C., Peukert W. Combined Experimental/Numerical Study on the Precipitation of Nanoparticles // AIChE J. 2004. V. 50. P. 3234–3247.
  11. Kawase M., Suzuki T., Miura K. Growth mechanism of lanthanum phosphate particles by continuous precipitation // Chem. Eng. Sci. 2007. V. 62. № 18–20. P. 4875–4879.
  12. Abiev R.S., Almjasheva O.V., Popkov V.I., Proskurina O.V. Microreactor synthesis of nanosized particles: The role of micromixing, aggregation, and separation processes in heterogeneous nucleation // Chem. Eng. Res. Des. 2022. V. 178. P. 73–94.
  13. Falk L., Commenge J.-M. Performance comparison of micromixers // Chem. Eng. Sci. 2010. V. 65. № 1. P. 405–411.
  14. Guichardon P., Falk L. Characterisation of micromixing efficiency by the iodide–iodate reaction system. Part I: experimental procedure // Chem. Eng. Sci. 2000. V. 55. № 19. P. 4233.
  15. Commenge J.-M., Falk L. Villermaux–Dushman protocol for experimental characterization of micromixers // Chem. Eng. Process.: Process Intensif. 2011. V. 50. № 10. P. 979–990.
  16. Абиев Р.Ш., Макушева И.В. Влияние макро- и микросмешения на процессы растворного синтеза частиц оксидных материалов в микроаппаратах с интенсивно закрученными потоками // Теоретические основы химической технологии. 2022. Т. 56. № 2. С. 137–147.
  17. Абиев Р.Ш., Потехин Д.А. Исследование качества микросмешения в одноступенчатом микрореакторе с интенсивно закрученными потоками // Теоретические основы химической технологии. 2023. Т. 57. № 6. С. 681–696.
  18. Abiev R.Sh., Makusheva I.V. Energy Dissipation Rate and Micromixing in a Two-Step Micro-Reactor with Intensively Swirled Flows // MEMS. 2022. V. 13. № 11. P. 1859.
  19. Абиев Р.Ш., Кудряшова А.К. Исследование микросмешения в микрореакторе с встречными интенсивно закрученными потоками // Теоретические основы химической технологии. 2024. Т. 58. № 2. С. 144–159.
  20. Fedorenko N.Yu., Mjakin S.V., Khamova T.V., Kalinina M.V., Shilova O.A. Relationship among the Composition, Synthesis Conditions, and Surface Acid-Basic Properties of Xerogel Particles Based on Zirconium Dioxide // Ceram. Int. 2022. V. 48. № 5. P. 6245–6249.
  21. Fedorenko N.Yu., Abiev R.Sh., Kudryashova Yu.S., Ugolkov V.L., Khamova T.V., Mjakin S.V., Zdravkov A.V., Kalinina M.V., Shilova O.A. Comparative study of zirconia based powders prepared by co-precipitation and in a microreactor with impinging swirled flows // Ceram. Int. 2022. V. 48. № 6. P. 13006–13013.
  22. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость / пер. с англ., 2-е изд. Москва: Мир, 1984. 306 с.
  23. Иконникова К.В., Иконникова Л.Ф., Минакова Т.С., Саркисов Ю.С. Теория и практика pH-метрического определения кислотно-основных свойств поверхности твердых тел. // Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. 85 с.
  24. Нечипоренко А.П. Донорно-акцепторные свойства поверхности твердофазных систем. Индикаторный метод. СПб: Лань, 2017. 284 с.
  25. Сычев М.М., Минакова Т.С., Слижов Ю.Г., Шилова О.А. Кислотно-основные характеристики поверхности твердых тел и управление свойствами материалов и композитов. СПб: Химиздат, 2016. 271 с.
  26. ГОСТ 473.4-81. Изделия химически стойкие и термостойкие керамические. Метод определения кажущейся плотности и кажущейся пористости. М: Изд-во стандартов, 1981. 2 с.
  27. ГОСТ 21216-2014. Сырье глинистое. Методы испытаний. М: Стандартинформ, 2015. 40 с.
  28. Иродов И.Е. Волновые процессы. М: Лаборатория базовых знаний, 2003. 280 с.
  29. Агаркова Е.А., Борик М.А., Бублик В.Т., Волкова Т.В., Кулебякин А.В., Курицина И.Е., Ларина Н.А., Ломонова Е.Е., Милович Ф.О., Мызина В.А., Рябочкина П.А., Табачкова Н.Ю. Влияние фазового состава и локальной кристаллической структуры на транспортные свойства твердых растворов ZrO2–Y2O3 и ZrO2–Gd2O3 // ИВУЗ.МЭТ. 2018. Т. 21. № 3. С. 156–165.
  30. 164862-ICSD.
  31. Lamas D.G., Walsoe De Reca N.E. X-ray Diffraction Study of Compositionally Homogeneous, Nanocrystalline Yttria-doped Zirconia Powders // J. Mater. Sci. 2000. № 35. P. 5563–5567.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Изотермы адсорбции и десорбции азота (1) и распределение пор по размерам (2) в ксерогелях на основе системы ZrO2–Y2O3, полученных методами СО (а) и СОмВСА в режиме 500/2.5 (б).

Скачать (254KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Кинетика рН водных суспензий ксерогелей, полученных методом совместного осаждения с использованием магнитной мешалки (СО) и микрореактора с встречными интенсивно закрученными потоками (СОмВСА).

Скачать (163KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Микрофотографии (СЭМ) ксерогелей на основе ZrO2–Y2O3, полученных методами СО (а) и СОмВСА в режиме 500/2.5 (б) с указанием размеров некоторых частиц.

Скачать (478KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Дифрактограмма порошка, полученного обжигом ксерогеля серии СО при 600 °C.

Скачать (56KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Дифрактограммы спеченной при 1300 °C керамики серий СО (1) и СОмВСА, режим 500/2.5 (2) и ее увеличенный фрагмент (3).

Скачать (85KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025