DOI: https://doi.org/10.18524/2304-0947.2018.1(65).124549

ФАЗОВІ РІВНОВАГИ В СИСТЕМІ ZrO2–Yb2O3 ПРИ 1100 °С

О. А. Kornienko, E. R. Andrievskaya, O. I. Bukov, J. D. Bogatyryova

Анотація


Досліджено фазові рівноваги в подвійній системі ZrO2–Yb2O3 при температурі 1100 °С в усьому інтервалі концентрацій. Зразки отримані з розчинів азотнокислих солей випарюванням, сушкою і термообробкою при температурі 1100 °C. Для дослідження взаємодії в системі ZrО2–Yb2O3 при 1100 °С термообработку зразків проводили в печі з нагрівачами H23U5T (фехраль) 12342 год. Зразки нагрівали від кімнатної до потрібної температури із швидкістю 3.5 град/хв. Охолодження проводили разом з піччю. За допомогою δметодів рентгенофазового аналізу та петрографії встановлено, що в системі утворюються тверді розчини на основі тетрагональної (Т) і кубічної (F) модифікацій ZrО2, кубічної (С) модифікації Yb2O3, а також впорядкованої δ-фази (Yb4Zr3O12), що кристалізується в ромбоедричній структурі, які розділені двофазними полями (F + T), (F + δ) та (δ +С), відповідно. Границі області гомогенності С-Yb2O3 складають 80-100 мол. % Yb2O3 при 1100 °С. Параметри елементарних комірок твердих розчинів зменшуються від а =1.043 нм для чистого Yb2O3 до а = 1.0402 нм для гетерогенного складу (δ +С), що містить 25 мол. % ZrО2-75 мол. % Yb2O3 при 1100 °С. Тверді розчини на основі тетрагональної модифікації ZrO2 при заданих умовах не загартовуються, замість них спостерігали утворення моноклінної M- модифікації ZrO2. Розчинність Yb2О3 в Т-ZrO2 невелика і складає 0.5 мол. %. Встановлено границі двофазної області (Т + F), яка простягається від 0.5 до 15 мол. % Yb2O3. Зразки, що містять 99.5 мол. % ZrO2-0.5 мол. % Yb2O3, 90 мол. % ZrO2-10 мол. % Yb2O3 визначають границі двофазної області (F + Т). Область гомогенності твердих розчинів на основі F-ZrO2 простягається від 85 до 75 мол. % ZrO2. Параметри елементарних комірок змінюються від а = 0.5124 нм для зразка, що містить 85 мол.% ZrО2-15 мол. % Yb2O3 до а = 0.5152 нм для гетерогенного складу (F + δ), що містить 75 мол. % ZrО2-25 мол. % Yb2O3.

Ключові слова


фазові рівноваги; діаграма стану; тверді розчини; періоди кристалічних решіток; функціональна кераміка

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Borik M.A., Bublik V.T., Kulebyakin A.V., Lomonova E.E., Milovic F.O., Myzina V.A., Osiko V.V., Seryakov S.V., Tabachkova N.Y. Features of a technique of research of crystals of partially stabilized zirconia. Factory Laboratory. «Diagnosis of materials.» 2012, vol. 78, pp. 26-30. (in Russian).

Thormber M.R., Bevan D.J.M. Summerville E. Mixed oxides of hte typy MO2 (fl uorite) – M2O3 very phase studies in the system ZrO2-M2O3 (M=Sc, Yb, Er, Dy) – J. Solid State Chem., 1970, vol. 1, pp. 545-553. http://dx.doi.org/10.1016/0022-4596(70)90140-4

Rouanet A. Contribution a l’etude des systemes zirconia – oxydes des lanthanides au voisinage de la fusion:Мemoire de these. Rev. Intern. Hautes Temper. et Refract., 1971, vol. 8, no 2, pp. 161-180.

Fabrichnaya O., Seifert H. J. Thermodynamic assessment of the ZrO2–Yb2O3–Al2O3 system. Calphad, 2010, vol.34, pp. 206–214. http://dx.doi.org/10.1016/j.calphad.2010.03.001

Angeles-Chavez C., Salas P., Díaz-Torres L. A., Rosa E. de la, Esparza R., Perez R. Structural and Chemical Characterization of Yb2O3-ZrO2 System by HAADF-STEM and HRTEMC. Microsc. Microanal, 2009, vol. 15, pp. 46–53. http://dx.doi.org/10.1017/S1431927609090047

Corman G. S. and Stubican V. S. Phase Equilibria and Ionic Conductivity in the System ZrO2−Yb2O3−Y2O3. J.e Am. Ceramic Soc., 1985, vol. 68, no 4, pp. 174–181. http://dx.doi.org/10.1111/j.1151-2916.1985.tb15293.x

Lopato L. M., Red’ko V. P., Gerasimuk G. I. Synthesis of some tsirkanatov (gafnata) REE – Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 1990, no 4, pp. 73-75. (in Russian).

Lakiza S. M., Red’ko V. P., Lopato L. M. The Al2O3–ZrO2–Yb2O3 phase diagram. I. Isothermal sections at 1250 and 1650°C. Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 2008, vol. 47, no 3-4, pp. 60–69. http://dx.doi.org/10.1007/s11106-008-9006-6

Lakiza S. M., Zaitseva Z. O., Lopato L. M. Physicochemical materials research Al2O3–ZrO2–Yb2O3 Phase diagram. II. Liquidus surface. Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 2008, vol. 47, no 5-6, pp. 338-343. http://dx.doi.org/10.1007/s11106-008-9025-3

Lakiza S. M., Red’ko V. P., L. M. Lopato Al2O3–ZrO2–Yb2O3 phase diagram. III. Solidus surface. Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 2008, vol. 47, no 7-8, pp. 420-427. https://doi.org/10.1007/s11106-008-9036-0

Lakiza S. M., Red’ko V. P., Lopato L. M. Physicochemical materials research Al2O3–ZrO2–Yb2O3 Phase diagram. IV. Vertecal sections. Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 2008, vol. 47, no 9-10, pp. 577 – 585.http://dx.doi.org/10.1007/s11106-008-9061-z

Chong W. Experimental and Computational Phase Studies of the ZrO2-based Systems for Thermal Barrier Coatings. Dissertation an der Universität Stuttgart Max-Planck-Institut für Metallforschung. 2006, 183 p.

Gonzalez M., Moure C., Jurado J. R. and Duran P. Solid-state reaction, microstructure and phase relations in the ZrO2-rich region of the ZrO2-Yb2O3 system J. Mater. Sci., 1993, vol. 28, pp. 3451–3456. http://dx.doi.org/10.1007/BF01159821

Andrievskaya E.R. Phase equilibria in the systems of hafnia, zirconia, yttria with rare-earth oxides. Kiev, Naukova dumka, 2010. 470 p. (in Russian)

Kornienko О.А., Korychev S.F., Bogatyryova J.D., Andrievskaya E.R. Phase equilibria in the ZrO2–Dy2O3 system at 1100 °С. Vіsn. Odes. nac. unіv., Hіm., 2016 vol. 21, no 3(59), pp. 77-87. http://dx.doi.org/10.18524/2304-0947.2016.3(59).79592 (in Russian).


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1. Борик М.А., Бублик В.Т., Кулебякин А.В., Ломонова Е.Е., Милович Ф.О., Мызина В.А., Осико В.В., Серяков С.В., Табачкова Н.Ю. Особенности методики исследования кристаллов частично стабилизированного диоксида циркония // Заводская лаборатория. «Диагностика материалов». – 2012. – Т. 78. – С. 26-30.

2. Thormber M.R., Bevan D.J.M. Summerville E. Mixed oxides of hte typy MO2 (fl uorite) – M2O3 very phase studies in the system ZrO2-M2O3 (M=Sc, Yb, Er, Dy) // J. Solid State Chem. – 1970. – Vol. 1. – P. 545-553. http://dx.doi.org/10.1016/0022-4596(70)90140-4

3. Rouanet A. Contribution a l’etude des systemes zirconia – oxydes des lanthanides au voisinage de la fusion: Мemoire de these // Rev. Intern. Hautes Temper. et Refract. – 1971. – Vol. 8, N 2. – P. 161-180.

4. Fabrichnaya O., Seifert H.J. Thermodynamic assessment of the ZrO2–Yb2O3–Al2O3 system // Calphad. –2010. – Vol. 34 – P. 206–214. http://dx.doi.org/10.1016/j.calphad.2010.03.001

5. Angeles-Chavez C., Salas P., Díaz-Torres L.A., E. de la Rosa, Esparza R., Perez R. Structural and Chemical Characterization of Yb2O3-ZrO2 System by HAADF-STEM and HRTEMC // Microsc. Microanal. – 2009 –Vol. 15. – P. 46–53. http://dx.doi.org/10.1017/S1431927609090047

6. Corman G. S. and Stubican V. S. Phase Equilibria and Ionic Conductivity in the System ZrO2−Yb2O3−Y2O3 //J. Am. Ceramic Soc. – 1985. – Vol. 68, N 4 – P. 174–181. http://dx.doi.org/10.1111/j.1151-2916.1985.tb15293.x

7. Лопато Л.М., Редько В.П., Герасимюк Г.И. Синтез некоторых цирканатов (гафнатов) РЗЭ // Порошковая металлургия. – 1990. – № 4. – C. 73-75.

8. Lakiza S.M., Red’ko V.P., Lopato L.M. The Al2O3–ZrO2–Yb2O3 phase diagram. I. Isothermal sections at 1250 and 1650°C // Powder Metallurgy and Metal Ceramics. – 2008. – Vol. 47, N 3-4. – P. 60–69. http://dx.doi.org/10.1007/s11106-008-9006-6

9. Lakiza S.M., Zaitseva Z.O., Lopato L.M. Physicochemical materials research Al2O3–ZrO2–Yb2O3 Phase diagram.II. Liquidus surface // Powder Metallurgy and Metal Ceramics. – 2008. – Vol. 47, N 5-6. – P. 338-343. http://dx.doi.org/10.1007/s11106-008-9025-3

10. Lakiza S. M., Red’ko V. P., Lopato L. M. Al2O3–ZrO2–Yb2O3 phase diagram. III. Solidus surface // Powder Metallurgy and Metal Ceramics. – 2008. – Vol. 47, N 7-8. – P. 420-427. https://doi.org/10.1007/s11106-008-9036-0

11. Lakiza S.M., Red’ko V. P., Lopato L. M. Physicochemical materials research Al2O3–ZrO2–Yb2O3 Phase diagram. IV. Vertecal sections. // Powder Metallurgy and Metal Ceramics. – 2008. – Vol. 47, N. 9-10 – P. 577 – 585. http://dx.doi.org/10.1007/s11106-008-9061-z

12. Chong W. Experimental and Computational Phase Studies of the ZrO2-based Systems for Thermal Barrier Coatings // Dissertation an der Universität Stuttgart Max-Planck-Institut für Metallforschung. 2006. – 183 p.

13. Gonzalez M., Moure C., Jurado J. R. and Duran P. Solid-state reaction, microstructure and phase relations in the ZrO2-rich region of the ZrO2-Yb2O3 system // J. Mater. Sci. – 1993. – Vol. 28 – P. 3451–3456. http://dx.doi.org/10.1007/BF01159821

14. Андриевская E.Р. Фазовые равновесия в системах оксидов гафния, циркония и иттрия с оксидами редкоземельных элементов. Киев: Наукова думка, 2010. – 470 с.

15. Корниенко О.А., Коричев С.Ф., Богатырева Ж.Д., Андриевская Е.Р. Фазовые равновесия в системе ZrO2–Dy2O3 при 1100 °С // Вестник ОНУ. Химия. – 2016 – Т. 21 – № 3(59) – С. 77-87. http://dx.doi.org/10.18524/2304-0947.2016.3(59).79592





Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.