Двуокись циркония. Часть 2
Получение устойчивых твердых растворов обусловлено при этом достаточной близостью значений радиусов катионов добавляемых окислов к радиусу иона Zr4 + (0.82А). Так, ионные радиусы Са2+ — 1,06; Mg2+ — 0,78; Sr2+ — 1,27; Y3+ — 1,06; Се4+ — 1,O2; Sc3+ —0,83; La3+ — 1,22; Sm3+ — 0,964; Gb3+ — 0,938; Nd3+ — 0,995.
Устойчивость кубической модификации обеспечивается добавлением к ZrO2 5—7% СаО.
Частично стабилизированная ZrO2, подвергнутая многократной термической обработке в интервале температур 870—1150° С, в значительной степени дестабилизируется. Полностью же стабилизированная ZrO2 не дестабилизируется при многократной термической обработке.
Дестабилизация двуокиси циркония, по-видимому, обусловлена присутствием примесей и происходит потому, что примеси имеют большее сродство с окисью кальция, чем с кубическим твердым раствором ZrO2. Окись кальция мигрирует из стабилизированных зерен ZrO2 к участкам материала, в которых концентрируются примеси [485]. ZrO2, стабилизированная окисью кальция при высокой температуре, обладает ионной проводимостью [486]. ZrO2 является плохим электроизоляционным материалом, но хорошим теплоизоляционным.
Полной стабилизации ZrO, в кубической модификации можно достигнуть введением Y2O3 8 мол. % при условии обжига образцов при температуре 2000° С и выше. ZrO2, стабилизированная Y2O3, обладает большей электропроводностью, чем двуокись циркония, стабилизированная СаО.
Для получения полностью стабилизированной оптически прозрачной двуокиси циркония с тонкокристаллической структурой и высокой плотностью Маздиасни и др. [487] в состав ZrO2 ввели 6 мол. % Y2O3 путем совместного разложения и осаждения ZrO2 и Y2O3 из соответствующей смеси алкоголятов циркония и иттрия.
В качестве растворителей для получения изопропилоксида циркония Zr(OC3H7)4 и изопропила иттрия использовали n-гексан С6Н14 или бензол. В полученный раствор при перемешивании добавляли по каплям х. ч. воду. В процессе гидролиза алкоголятов смесь окислов осаждалась по реакции
ZrO2 стабилизированная 6 мол. % Y2O3, полученная совместным разложением алкоголятов и прокаливанием при 1000° С в течение 30 мин, была представлена только кристаллами кубической формы. При температуре обжига 1450° С в течение 16 ч получена более высокая степень стабилизации кубической фазы ZrO2 при отсутствии следов моноклинной модификации.
Полученные при этом образцы отличаются тонкозернистой микроструктурой с размером кристаллов от 2 до 5 мк. Подобная структура для промышленной ZrO2 может быть получена только после обжига при температурах 1800— 2200° С в течение от 24 до 48 ч и более. Средний коэффициент расширения ZrO2, стабилизированной Y2O3 (6 мол. % Y2O3 — ZrO2; 1450° С, 16 ч, газовая среда — воздух), 11 * 10-6 град.
В отличие от образцов двуокиси циркония, стабилизированной СаО и MgO, при испытании образцы ZrO2, стабилизированной Y2O3, не обнаружены дестабилизация и образование трещин. По данным авторов, образцы из такой стабилизированной ZrO2 могут быть использованы при температурах до 2500° С. Они пропускают значительную часть излучений в видимой и инфракрасной областях спектра. Такой материал назван авторами «цитритом».
Другие части: