Obrabotka Metallov 2011 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (52) 2011 65 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ УДК 666.766 КИНЕТИКА СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ СПЕКАНИИ ПОРОШКОВОЙ СИСТЕМЫ ZrO 2 –MgO* В.В. ПРОМАХОВ, аспирант, С.П. БУЯКОВА, доктор техн. наук ( ИФПМ СО РАН, г. Томск ) Т.С. САМЕЙЩЕВА, аспирант, А.А. РУКТУЕВ, аспирант ( НГТУ, г. Новосибирск ) С.Н. КУЛЬКОВ, доктор физ.-мат. наук, профессор ( ИФПМ СО РАН, г. Томск ) Промахов В.В. – 634021, г. Томск, пр. Академический, д. 2/4 Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, e-mail: vvpromakhov@mail.ru Статья поступила 30 августа 2011 года Изучена кинетика изменений структуры и фазового состава на поверхности и в приповерхностном слое при цикли- ческом спекании системы ZrO 2 – MgO с разным содержанием MgO. Показано, что на поверхности раньше чем в припо- верхностном слое устанавливается термодинамическое равновесие, при этом она в отличие от приповерхностного слоя обеднена по MgO. Ключевые слова: спекание, фазовый состав, структура, твёрдый раствор. ____________________ * Работа выполнена при частичной финансовой поддержке ГК № № 14.740. 11.0489, 14.740.11.0049, 14.740.12.0858, АВЦП№2.1.2/5446, ГК№П400. Введение Большинство оксидовметаллов относится к классу тугоплавких соединений. Для спекания порошковых заготовок этих материалов необходимы температуры около 2000 о С и выше. Альтернативой высокотемпе- ратурному спеканию может служить спекание при меньшей температуре, но с большей продолжительно- стью изотермической выдержки. Выбор оптимальной продолжительности спекания в таком случае должен основываться на результатах исследований кинетики структурно-фазовых изменений в спекаемых систе- мах. Одним из подходов, позволяющих проследить за влиянием длительности изотермической выдержки на фазовый состав и структуру материалов, является ци- клическое спекание, исследования в этом случае про- водятся на одной партии образцов. В данной работе изучено влияние суммарной длительности изотермической выдержки при ци- клическом спекании на фазовый состав и структуру материалов системы ZrO 2 – MgO с различным соот- ношением компонентов. Материалы и методики исследований В качестве исходного материала в работе исполь- зовались порошки системы ZrO 2 – MgO, полученные термическим разложением водных растворов сме- сей азотнокислых солей циркония и магния в низ- котемпературной плазме. Соотношение компонен- тов в порошках соответствовало доэвтектоидному (8.6 мольн. % MgO), эвтектоидному (13.8 мольн. % MgO) и заэвтектоидному (25.4, 35, 43.3 мольн. % MgO) составам. Порошки формовались в стальной пресс-форме и спекались на воздухе в электропечи с нагревателями из хромита лантана. Спекание образ- цов осуществлялось в режиме циклических изотер- мических выдержек в течение часа при температуре 1650 о С. Нагрев производился со скоростью 300 о С/ч, охлаждение от температуры спекания до 1000 о С со скоростью 160 о С/ч и далее до комнатной темпера- туры со скоростью 50 о С/ч. После каждого цикла проводились рентгенофазовые и структурные иссле- дования поверхности и приповерхностного слоя об- разцов. Для этой цели часть образцов всех составов перед структурными и фазовыми исследованиями подвергалась шлифовке и полированию со снятием слоя толщиной не менее 200 мкм. Анализируемая поверхность другой части образцов не подвергалась механическим обработкам. Структура керамики исследовалась посредством оптической и растровой электронной микроскопии. Фазовый состав образцов анализировался по рентге- новским дифрактограммам, полученным при CuK α излучении. Количественное содержание фаз диокси-