Формирование микроструктуры керамики ZrO_2, допированной Sc_2O_3, в зависимости от температуры спекания и концентрации допанта

摘要

Исследованы фазово-структурные превращения при спекании керамик твердых растворов ZrO_2 + хSc_2O_3 (6,5 < х < 11 мол.%). Керамики с размером зерна в субмикронной области были получены с использованием нанопорошков и магнитно-импульсного компактирования. Методами дилатометрического, рентгеновского анализа и атомносиловой микроскопии было показано, что повышение концентрации Sc_2O_3 от 6,5 до 11 мол. % сопровождается возрастанием температуры спекания, увеличением среднего размера зерна от 120 до 800 нм, соответственно. В области концентрации Sc_2O_3 около 7 мол. % существует граница, при переходе через которую свойства керамики меняются немонотонно: скачкообразно увеличиваются средний размер зерна и электропроводность. Обнаружена зависимость свойств керамики от используемой для испарения нанопорошков мишени - из смеси оксидов ZrO_2 и Sc_2O_3 или твердого раствора ZrO_2 - Sc_2O_3 соответствующего состава. Применение последних обеспечивает пониженные температуры спекания при повышенной скорости усадки, снижение среднего размера зерна и повышение электропроводности.