ДО ПИТАННЯ ПРО ДІАГРАМУ СТАНУ ZrO2 – TiO2

Анотація

Керамічні матеріали на основі діоксиду цирконію (ZrO₂) займають лідируючі позиції серед сучасних конструкційних та функціональних матеріалів завдяки своїм унікальним фізико-хімічним властивостям. Ці властивості обумовлені можливістю контрольованої стабілізації поліморфних модифікацій ZrO₂ (моноклінної, тетрагональної та кубічної). Частково стабілізований діоксид цирконію демонструє високу хімічну інертність, низьку теплопровідність, виняткову корозійну стійкість та стійкість до термічних ударів. Ці якості роблять кераміку на основі ZrO₂ перспективною для застосування в широкому спектрі областей, включаючи біомедичну, електронну, конструкційну та функціональну кераміку, а також як абразивні, вогнетривкі та ізоляційні матеріали. Однією з ключових проблем при використанні чистого ZrO₂ є фазовий перехід з тетрагональної в моноклінну модифікацію, що супроводжується значною зміною об'єму кристалічних ґрат, що може призводити до руйнування матеріалу. Для запобігання цьому переходу застосовуються модифікатори, які утворюють тверді розчини з тетрагональним ZrO₂, забезпечуючи метастабільний стан за рахунок виникнення дефектів у кристалічній структурі. Серед таких модифікаторів особливу увагу займає діоксид титану (TiO₂). Спільне допування ZrO₂ з TiO₂ дозволяє досягти специфічних ефектів, особливо в галузі електрокераміки, де проявляються унікальні діелектричні властивості готових матеріалів на основі даних оксидів, що робить систему ZrO₂ – TiO₂ об'єктом підвищеного інтересу для дослідників та інженерів. Діаграма стану системи ZrO₂ – TiO₂ вивчалася з 50-х років, і за цей час вона зазнала значних уточнень. Сучасні дослідження продовжують удосконалювати її, проте використання дрібного масштабу для відображення повної діаграми у всьому температурному діапазоні призвело до графічної неточності, що ускладнює її застосування у технологічній практиці. У даній роботі проведено всебічний аналіз діаграм стану, заснований на узагальненні даних із різних досліджень. Це дозволило виділити найбільш достовірні та відтворювані елементи фазової будови системи. Для підвищення зручності інтерпретації та практичного використання діаграма була умовно поділена на два температурні діапазони: низькотемпературний (800 – 1600 °C) та високотемпературний (1600 – 2400 °C). Такий поділ полегшує розуміння фазових рівноваг та їх залежності від температури та складу, що критично важливо для оптимізації процесів синтезу матеріалів у даній системі. Отримані дані про фазову будову системи ZrO₂ – TiO₂ створюють основу для спрямованого синтезу керамічних матеріалів із заданим фазовим складом та експлуатаційними характеристиками.