Технология изготовления и физико-химические свойства керамики на основе нанокристаллического порошка композита диоксида циркония

Abstract

Представлены результаты разработки технологии получения высокочистого нанокристаллического порошка композита на основе ZrO₂ в системе ZrO₂–Y₂O₃–СеО₂–Al₂O₃ и нового керамического материала на его основе. Исследованы химический и фазовый составы, микроструктура и физико-механические характеристики разработанной керамики. Показано, что разработанный материал характеризуется высокой химической чистотой и высокоплотной микроструктурой со средним размером зерна ≤ 0,3 мкм, механической прочностью на изгиб не ниже 600 МПа, высокой низкотемпературной стабильностью фазового состава и механических характеристик в гидротермальных условиях, что позволяет его рекомендовать для изготовления изделий медицинского, а также конструкционного и инструментального назначения. Это достигнуто благодаря выбранному химическому составу материала, а также комплексному подходу к методам синтеза исходного нанокристаллического порошка, формования из него заготовок изделий и их последующего спекания.

Представлено результати розробки технології виготовлення високочистого нанокристалічного порошку композита на основі ZrO₂ в системі ZrO₂–Y₂O₃–СеО₂–Al₂O₃ та нового керамічного матеріялу на його основі. Досліджено хімічний і фазовий склади, мікроструктуру та фізико-механічні характеристики розробленої кераміки. Показано, що розроблений матеріял відзначається високою хімічною чистотою та високощільною мікроструктурою з середнім розміром зерна ≤ 0,3 мкм, механічною міцністю на вигин понад 600 МПа, високою низькотемпературною стабільністю фазового складу та механічних характеристик у гідротермальних умовах, що уможливлює рекомендувати його для виготовлення виробів медичного, а також конструкційного й інструментального призначення. Це досягнуто завдяки визначеному хімічному складу матеріялу, а також комплексному підходу до метод синтези вихідного нанокристалічного порошку, формування з нього заготовок виробів та їх спікання.

The designing results of technology for fabrication of high-clean nanocrystalline composite powder and the new ceramics based on ZrO₂ in the ZrO₂–Y₂O₃–СеО₂–Al₂O₃ system are presented. The chemical and phase compositions, microstructure, and physical-mechanical properties of the developed ceramics are investigated. As shown, the designed material is characterized by high chemical purity and high density of microstructure with a mean grain size of ≤ 0.3 μm, bending strength not less than 600 MPa, high lowtemperature stability of both phase composition and the mechanical properties under hydrothermal conditions. This allows recommending the designed composite for the manufacture of medical, structural and instrumental ceramics. This is achieved by the selected chemical composition of the material as well as integrated approach to the synthesis of initial nanocrystalline powder, forming of work-piece blanks, and sintering of composites.