Анотація до роботи:

Даниленко І.А. „Вплив фізичних дій на фазові перетворення та властивості порошкових і консолідованих систем на базі діоксиду цирконію”. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 – фізика твердого тіла. - Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України, Донецьк, 2005.

Дисертація присвячена встановленню закономірностей фазових перетворень при утворенні та консолідації наночастинок легованого діоксиду цирконію під впливом надвисокочастотного випромінювання (НВЧ), імпульсного магнітного поля (ІМП), ультразвуку, високого гідростатичного тиску (ВГТ) та температури. Дослідження проводились на порошках діоксиду цирконію, легованого ітрієм (ZrO₂ – 3 mol% Y₂O₃), одержаних сумісним осадженням.

У процесі роботи було встановлено вплив НВЧ та ІМП на морфологію порошку гідроксиду цирконію за рахунок зміни швидкості та механізму випаровування молекул води з гідроксиду цирконію при дії НВЧ та за рахунок зменшення кількості поверхневих ОН груп при дії ІМП всупереч конвекційному сушінню. Вивчення процесу кристалізації дозволило встановити, що тип обробки вихідного матеріалу суттєво впливає на розмір наночастинок діоксиду цирконію, у той час як енергія активації процесу кристалізації наночастинок діоксиду цирконію не залежить від типу обробки. Використання НВЧ та ІМП обробок гідроксиду цирконію дозволило знизити мінімальний розмір частинок діоксиду цирконію, що синтезуються прожарюванням з 12,5 до 7 – 8 нм.

Завдяки комплексному використанню НВЧ, ІМП, ультразвуку та термообробки були одержані монодісперні неагломеровані нанопорошки діоксиду цирконію заданого розміру частинок.

При систематичному вивченні поведінки системи наночастинок діоксиду цирконію в умовах ВГТ при тисках від 50 до 1000 МПа виявлено розмірні ефекти у проходженні Т-М перетворення. Вперше виявлено збільшення ступеню Т – М перетворення у наночастинках Т фази в умовах зсувних напружень при зростанні розміру частинок від 8 до 21 нм (при температурах прожарювання до 800^оС) та визначено критичний розмір частинок та пов’язаний з ним критичній тиск, нижче яких фазове перетворення не відбувається. На основі експериментальних дослідів и теоретичних розрахунків показано, що це перетворення є мартенситним перетворенням, яке проходить у полях зсувних напружень та залежить від розміру частинок порошку, стабільності тетрагональної фази та зовнішніх умов (тиску та температури).

Виявлено, що використання неагломерованих нанопорошків з вузьким розподілом частинок по розмірам дозволяє знизити температуру спікання на 150^о та отримати кераміку з розміром зерна 100 – 200 нм з підвищеною стійкістю до деградації фазового складу у гідротермальніх умовах. Також виявлено, що легування нанопорошків складу ZrO₂ – 3 мол%Y₂O₃ хромом приводить до зменшення розміру зерна керамічного матеріалу на 20% та змінює характер руйнування керамічного матеріалу. При цьому частка транскристалітного руйнування зерен збільшується від 35 до 50 % та зростає міцність матеріалу.

Було виявлено утворення мартенситної М’- фази в поверхневому шарі тетрагональної цирконієвої кераміки, яке проходить при механічній обробці. Встановлено орієнтаційний зв’язок площин типу {0KL} М’-фази з площиною (111) Т-фази.