.png)
.png)
Email this article 
Stabilization of rare earth elements (La, Nd, Pr, Ce) by ZrO2 concentrate
https://doi.org/10.17073/1683-4518-2018-11-39-45
Abstract
The effect of annealing and sintering temperatures on the phase transformations of ZrO2 was studied depending on the content of REE concentrate using differential thermal analysis, Raman spectroscopy and X-ray diffraction. It is shown that the introduction of REE concentrate in an amount of more than 15 wt. % stabilizes the tetragonal phase of ZrO2 only at temperatures below 1200 °C. A further increase in temperature leads to destabilization of the tetragonal phase with the formation of the monoclinic and cubic phases of the Ln2Zr2O7 type isostructural compounds (n = La, Nd, ...) with the pyrochlore structure.Ill. 8. Ref. 19. Tab. 1.
About the Authors
V. B. Kul'metyevaRussian Federation
S. E. Porozova
Russian Federation
V. G. Gilev
Russian Federation
D. S. Vokhmyanin
Russian Federation
References
1. Шевченко, В. Я. Техническая керамика / В. Я. Шевченко, С. М. Баринов. ― М. : Наука, 1993. ― 197 с.
2. Шевченко, А. В. Высокотехнологичная керамика на основе диоксида циркония / А. В. Шевченко, А. К. Рубан, Е. В. Дудник // Огнеупоры и техническая керамика. ― 2000. ― № 9. ― С. 2‒8.
3. Basu, B. Toughening of yttria-stabilised tetragonal zirconia ceramics /B. Basu// Int. Mater. Rev. ― 2005. ― Vol. 50, № 4. ― P. 239‒256. DOI: 10.1179/174328005X41113.
4. Fu, Y.-P. Structure characterization and mechanical properties of CeO2‒ZrO2 solid solution system / Y.-P. Fu, Sh.-H. Hu, B.-L. Liu // Ceram. Int. ― 2009. ― Vol. 35, № 8. ― Р. 3005‒3011. DOI: 10.1016/j.ceramint.2009.04.001.
5. Hannink, R. H. J. The Development of zirconia transformation toughened ceramics in Australia / R. H. J. Hannink, R. K. Stringer, M. V. Swain // J. Aust. Ceram. Soc. ― 2014. ― Vol. 50, № 1. ― P. 1‒14.
6. Lin, J.-D. Correlation of mechanical properties and composition in tetragonal CeO2‒Y2O3‒ZrO2 ceramic system / J.-D. Lin, J.-G. Duh // Mater. Chem. Phys. ― 2002. ― Vol. 78, № 1. ― P. 246‒252. DOI: 10.1016/S0254-0584(02)00328-0.
7. Галахов, А. В. Механические свойства керамики ZrO2 + 12 % CeO2 c добавками CaO, Y2O3, Nb2O5 / А. В. Галахов, Г. А. Фомина, А. А. Ильичева, Н. А. Михалина // Огнеупоры. ― 1994. ― № 2. ― С. 7‒10. [Galakhov, A. V. Mechanical properties of ZrO2 + 12 % CeO2 ceramics with additives of CaO, Y2O3, and Nb2O5 / A. V. Galakhov, G. A. Fomina, A. A. Il'icheva, N. A. Mikhalina // Refractories. ― 1994. ― Vol. 35, № 1/2. ― Р. 46‒50.]
8. Караваев, Ю. Н. Фазовый состав, электропроводность и стабильность твердых электролитов системы ZrO2‒Sc2O3‒Cr2O3 / Ю. Н. Караваев, А. Д. Неуймин, Э. Г. Вовкотруб // Неорганические материалы. ― 2004. ― Т. 40, № 10. ― С. 1224‒1229. URL: https://elibrary.ru/download/elibrary_17651254_62680489.PDF.
9. Каблов, Е. Н. Теплозащитные покрытия для лопаток турбины высокого давления перспективных ГТД / Е. Н. Каблов, С. А. Мубояджян // Металлы. ― 2012. ― №1. ― С. 5‒13.
10. Cao, X. Application of rare earths in thermal barrier coating materials / X. Cao // J. Mater. Sci. Technol. ― 2007. ― Vol. 23, № 1. ― P. 15‒34.
11. Pan, W. Low thermal conductivity oxides / W. Pan, S. R. Phillpot, C. Wan [et al.] // MRS Bulletin. ― 2012. ― Vol. 37, № 10. ― Р. 917‒922. DOI: 10.1557/mrs.2012.234.
12. Чубаров, Д. А. Новые керамические материалы для теплозащитных покрытий рабочих лопаток ГТД / Д. А. Чубаров, П. В. Матвеев // Авиационные материалы и технологии. ― 2013. ― № 4 (29). ― С. 43‒46. URL: http://journal.viam.ru/download/28233349d7c9cdd666a878ba43ec38ba/2013_4_9.pdf.
13. Tang, X. Raman scattering and t-phase lattice vibration of 3 % (mole fraction) Y2O3‒ZrO2 / X. Tang, X. Zheng // J. Mater. Sci. Technol. ― 2004. ― Vol. 20, № 5. ― Р. 485‒489. URL: http://www.jmst.org/CN/abstract/abstract6626.shtml#1.
14. Torres, D. I. Infrared photoluminescence and Raman spectra in the Y2O3‒ZrO2 system / D. I. Torres, J. Llopis // Superlattices Microstruct. ― 2009. ― Vol. 45, № 4/5. ― P. 482‒488. DOI: 10.1016/j.spmi.2008.11.020.
15. Guo, L. Phase structure evolution and thermophysical properties of nonstoichiometry Nd2–xZr2+xO7+x/2 pyrochlore ceramics / L. Guo, Y. Zhang, F. Ye // J. Am. Ceram. Soc. ― 2015. ― Vol. 98, № 3. ― P. 1013‒1018. DOI: 10.1111/jace.13374.
16. Xu, Z. Effects of Y2O3 addition on the phase evolution and thermophysical properties of lanthanum zirconate / Z. Xu, L. He, X. Zhong [et al.] // J. Alloys Compd. ― 2009. ― Vol. 480, № 2. ― P. 220‒224. DOI: 10.1016/j.jallcom.2009.02.048.
17. Торопов, Н. А. Диаграммы состояния силикатных систем : справочник. Вып. 1. Двойные системы / Н. А. Торопов, В. П. Барзаковский, В. В. Лапин, Н. Н. Курцева. ― Л. : Наука, 1969. ― 822 с.
18. Thangadurai, P. Phase stabilization and structural studies of nanocrystalline La2O3‒ZrO2 / P. Thangadurai, A. Chandra Bose, S. J. Ramasamy // Mater. Sci. ― 2005. ― Vol. 40, № 15. ― P. 3963‒3968. DOI: 10.1007/s10853-005-2831-9.
19. Бовина, Е. А. Синтез цирконата лантана ионообменным методом / Е. А. Бовина, Д. В. Тарасова, Ф. Х. Чибирова // Неорганические материалы. ― 2015. ― Т. 51, № 9. ― С. 1003‒1007. DOI: 10.7868/S0002337X1509002X.
Supplementary files
For citation: Kul'metyeva V.B., Porozova S.E., Gilev V.G., Vokhmyanin D.S. Stabilization of rare earth elements (La, Nd, Pr, Ce) by ZrO2 concentrate. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2018;(11):39-45. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2018-11-39-45
Refbacks
- There are currently no refbacks.