Дефекты структуры и фазовые превращения в поликристаллическом диоксиде церия при нагреве в вакууме и на воздухе

Аннотация

Исследованы структурные изменения диоксида церия при нагреве в вакууме в интервале 25‒1600 о С, на воздухе в интервале 25‒1500 о С и при последовательных отжигах в интервале 1600‒2100 о С на воздухе с последующей закалкой в воду. В кристаллической решетке СеО2 ‒ х фазовое превращение F → F1 в вакууме протекает в интервале 1100‒1600 о С; дополнительно при 1200 о С появляются рентгеновские линии фазы типа С Се2О3. Определены ТКЛР фаз типа флюорита F и F1 в интервале 25‒1500 о С на воздухе, а также фаз типа флюорита F, F1 и типа С Се2О3 в интервале 25‒1600 о С в вакууме и обнаружена их зависимость от изменения содержания кислорода в кристаллической решетке СеО2 ‒ х. Кинетические условия восстановления диоксида церия в вакууме и окисления на воздухе разные. Кубическая структура типа флюорита F СеО2 ‒ х при нагреве образцов на воздухе сохраняется до 1800 о С с содержанием анионных вакансий, при 1900 о С происходит превращение F → F1 . Образование петель, краевых и винтовых дислокаций в структуре зерен диоксида церия после отжига образцов в интервале 1900‒2100 о С на воздухе были обнаружены впервые и определены энергии образования краевых и винтовых дислокаций. Распад структуры F1 на фазы оксида церия типов F и С протекает при 2100 о С по высоте и границам винтовых дислокаций. Обнаружено, что фрагменты фазы типа С оксида церия располагаются на петлях по высоте винтовых дислокаций, что указывает на перемещение и испарение этих фрагментов. При окислении образцов при 1600 о С на воздухе фаза типа С Се2О3 ‒ х черного цвета в градиенте разных концентраций перемещается по определенным траекториям к противоположным границам зерен, упирается в петли дислокации, искривляет их и окисляется до фаз F1 и F. В структуре поликристаллического диоксида церия при нагреве в вакууме и на воздухе некоторые концентрации дефектов контролируют фазовые превращения.