Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Подготовка порошка стабилизированного диоксида циркония к спеканию керамики


https://doi.org/10.17073/1683-4518-2025-2-28-35

Полный текст:




Аннотация

Благодаря химической стойкости и улучшенным теплоизоляционным свойствам керамические материалы на основе диоксида циркония широко применяют для изготовления огнеупорных изделий. Порошок стабилизированного диоксида циркония 3YSZ (3 мол. % Y2O3) получен методом совместного осаждения гидроксидов с контролем постоянного pH. Прокаливание порошка позволило сформировать структуру с преобладанием тетрагональной фазы при совместном сосуществовании с моноклинной фазой и создать  однородную пористую систему. Проанализирован процесс спекания керамических заготовок, спрессованных из предварительно прокаленных порошков. Подобран диапазон температур прокаливания порошка, обеспечивающий необходимый фазовый состав и структуру ZrO2, однородную пористость керамического материала и эффективность процесса спекания

Об авторах

Р. М. Бастриков
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина
Россия
Екатеринбург


В. В. Карташов
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина
Россия

д. т. н.  

Екатеринбург



Список литературы

1. Mi-Kyung, H. Advances and challenges in zirconia-based materials for dental applications : review / H. Mi-Kyung // J. Korean Ceram. Soc. ― 2024. ― Vol. 61. ― P. 783‒799.

2. Xiuping, Z. Additive manufacturing of zirconia ceramics : a state-of-the-art review / Z. Xiuping, W. Xin, S. Jing // J. Mater. Res. Technol. ― 2020. ― Vol. 9 (4). ― P. 9029‒9048.

3. Зимичев, А. М. Волокно диоксида циркония для высокотемпературного применения : обзор / А. М. Зимичев, Е. П. Соловьева // Авиационные материалы и технологии. ― 2014. ― № 3. ― С. 55‒61.

4. Волокитина, Е. А. Современное состояние и перспективы использования имплантатов из циркониевых керамических материалов в травматологии и ортопедии / Е. А. Волокитина, И. П. Антропова, К. А. Тимофеев [и др.] // Гений ортопедии. ― 2024. ― № 30 (1). ― С. 114‒123.

5. Хорошавцева, Н. В. Изучение электропроводящих свойств керамики на основе стабилизированного диоксида циркония / Н. В. Хорошавцева, Э. И. Денисова, В. В. Карташов [и др.] // Международный научно-исследовательский журнал. ― 2024. ― № 5 (143). ― С. 1‒6.

6. Chidambara, K. Synthesis and characterization of zirconia-based ceramics: a comprehensive exploration of film formation and mixed metal oxide nanoparticle synthesis / K. Chidambara, A. Munikrishnaiah, T. Chandraiah [et al.] // IJCESEN. ― 2024. ― Vol. 10 (4). ― P. 853‒858.

7. Piticescu, R. Hydrothermal synthesis of nanostructured zirconia materials: рresent state and future prospects / R. Piticescu, M. Claude, D. Millers // Sensors and Actuators, B : Chemical. ― 2005. ― Vol. 109 (1). ― P. 102‒106.

8. Gutierrez-Sanchez, С. D. Synthesis of zirconia nanoparticles by sol-gel. Influence of acidity-basicity on the stability transformation, particle, and crystallite size / C. D. Gutierrez-Sanchez, L. Téllez-Jurado, H. J. Dorantes-Rosales // Ceram. Int. ― 2024. ― Vol. 50 (11). ― P. 20547‒20560.

9. Lei, D. Synthesized by coprecipitation method for controlled phase structures of 5YSZ / D. Lei, Y. Juanyu, Z. Xiangxi [et al.] // J. Mater. Res. Technol. ― 2024. ― Vol. 29. ― P. 5473‒5483.

10. Jie, D. Designed synthesis and characterization of nanostructured ceria-zirconia based material with enhanced thermal stability and its application in threeway catalysis / D. Jie, Z. Yi, L. Shanshan [et al.] // J. Ind. Eng. Chem. ― 2018. ― Vol. 64. ― P. 219‒229.

11. Zhangyi, H. The effects of precipitants on coprecipitation synthesis of yttria-stabilized zirconia nanocrystalline powders / H. Zhangyi, H. Wei, F. Zhao [et al.] // J. Sol-Gel Sci. Technol. ― 2019. ― Vol. 90. ― P. 359‒368.

12. Kelly, P. The мartensitic transformation in ceramics ― its role in transformation toughening / P. Kelly, L. Francis Rose // Prog. Mater. Sci. ― 2002. ― Vol. 47 (5). ― P. 463‒557.

13. Pelleg, J. Mechanical properties of ceramics / J. Pelleg // Materials Engineering, Ben Gurion University of the Negev. ― 2014. ― P. 83‒100.

14. Bocanegra-Bernal, M. Phase transitions in zirconium dioxide and related materials for high performance engineering ceramics / M. Bocanegra- Bernal, S. Díaz de la Torre // J. Mater. Sci. ― 2002. ― Vol. 37. ― P. 4947‒4971.

15. Namavar, F. Thermal stability of nanostructurally stabilized zirconium oxide / F. Namavar, G. Wang, C. Cheung [et al.] // Nanotechnology. ― 2007. ― Vol. 18 (41). ― P. 415702‒415707.

16. Филиппов, Р. А. Критический радиус включений диоксида циркония в эффекте трансформационного упрочнения керамик / Р. А. Филиппов, А. Б. Фрейдин, И. В. Хусаинова [и др.] // Физическая мезомеханика. ― 2014. ― № 17. ― С. 55‒64.

17. Подзорова, Л. И. Высокопрочные керамические композиты тетрагональный диоксид циркония/корунд, содержащие гексаалюминат стронция / Л. И. Подзорова, А. А. Ильичева, О. И. Пенькова [и др.] // Неорганические материалы. ― 2021. ― № 2 (57). ― С. 203‒207.

18. Shuang, Y. Phase composition, microstructure, and mechanical properties of ZTA ceramics prepared by gelcasting using multi-gradation spherical powders / Y. Shuang, S. Chengyun, L. Xiang [et al.] // J. Alloys Compd. ― 2025. ― Vol. 1017. ― Article 178984.

19. Petriceanu, M. Effect of doping ZrO2 on structural and thermal properties / M. Petriceanu, F. GabrielaIonita, R. Piticescu [et al.] // Inorganics. ― 2024. ― Vol. 12. ― P. 290‒304.

20. Девойно, О. Плазменные теплозащитные покрытия на основе диоксида циркония с повышенной термостойкостью / О. Г. Девойно, В. В. Оковитый // Наука и техника. ― 2015. ― № 1. ― С. 35‒39.

21. Lindgren, M. Impact of additives on zirconium oxidation by water: mechanistic insights from first principles / M. Lindgren, I. Panas // RSC Advances. ― 2013. ― Vol. 3, is. 44. ― P. 21613‒21619.

22. Kumar, P. Effect of agglomeration and calcination temperature on the mechanical properties of yttria stabilized zirconia (YSZ) / P. Kumar, K. Biswas // Ceram. Int. ― 2014. ― Vol. 40, is. 9. ― P. 14111‒14117.

23. Chen, Y. Porous ceramics: Light in weight but heavy in energy and environment technologies / Y. Chen, N. Wang, O. Oluwafunmilola [et al.] // Mater. Sci. Eng.: R: Reports. ― 2021. ― Vol. 143. ― Article 100589.

24. Liu, Y. Anisotropic ZrO2 porous ceramic constructed using bacterial cellulose nanofiber framework for extreme insulation environment / Y. Liu, B. Wang, Z. Qin [et al.] // Ceram. Int. ― 2024. ― Vol. 50, is. 18. ― P. 33781‒33790.

25. Benoit, N. Thermal сonductivity of highly porous zirconia / N. Benoit, K. Haberko, H. Vesteghem [et al.] // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2006. ― Vol. 26, is. 16. ― P. 3567‒3574.

26. Мусурмонов, С. Н. Теплоизоляционная керамика на основе диоксида циркония / С. Н. Мусурмонов, С. В. Мелентьев // Избранные доклады 66-й университетской научно-технической конференции студентов и молодых ученых. ― 2020. ― № 1. ― С. 255‒257.

27. Yang, Z. An experimental and numerical study on the evolution of pores and its effect on the tensile properties of LPBF Invar36 with different energy density / Z. Yang, W. Wang, Yu. Chen [et al.] // J. Mater. Res. Technol. ― 2024. ― Vol. 31. ― P. 3064‒3078.

28. Никитин, К. В. Исследование линейной усадки модельных составов и механизмов взаимодействия в системе «выплавляемая модель ‒ огнеупорная керамическая форма» / К. В. Никитин, В. Н. Дьячков, В. И. Никитин [и др.] // Изв. вузов. Цветная металлургия. ― 2019. ― № 6. ― С. 42‒50.

29. Zadorozhnaya, O. Y. Effect of adding nanosize ZrO2 and compaction processing parameters on properties of composites based on Al2O3 and ZrO2 / O. Y. Zadorozhnaya, O. V. Tiunova, A. A. Bogaev [et al.] // Refract. Ind. Ceram. ― 2014. ― Vol. 54, № 5. ― Р. 392‒396. https://doi.org/10.1007/s11148-014-9618-y. Задорожная, О. Ю. Влияние добавок наноразмерного ZrO2 и технологических параметров процесса прессования на свойства композитов на основе Al2O3 и ZrO2 / О. Ю. Задорожная, О. В. Тиунова, А. А. Богаев [и др.] // Новые огнеупоры. ― 2013. ― № 10. ― С. 21‒26.

30. Lazar, R. The influence of sulphur on the processing of zirconia based ceramics / R. Lazar, A. Menezes, V. Ussui [et al.] // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2002. ― Vol. 22. ― P. 2813‒2820.

31. Chih-Wei, K. Phase transformation kinetics of 3 mol. % yttria partially stabilized zirconia (3Y‒PSZ) nanopowders prepared by a non-isothermal process / K. Chih-Wei, S. Yun-Hwei, W. Shaw-Bing [et al.] // Ceram. Int. ― 2011. ― Vol. 37. ― P. 341‒347.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Бастриков Р.М., Карташов В.В. Подготовка порошка стабилизированного диоксида циркония к спеканию керамики. Новые огнеупоры. 2025;(2):28-35. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2025-2-28-35

For citation: Bastrikov R.M., Kartashov V.V. Preparation of stabilized zirconia powder for sintering ceramics. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2025;(2):28-35. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1683-4518-2025-2-28-35

Просмотров: 18

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


ISSN 1683-4518 (Print)