Obrabotka Metallov 2011 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (52) 2011 66 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ да циркония рассчитывалось по соотношению инте- гральных интенсивностей линий кубической, тетра- гональной и моноклинной фаз [1]. Размер областей когерентного рассеяния (ОКР) и микродисторсии кристаллической решетки в образцах рассчитывался из дифракционных максимумов на малых и больших углах дифракции соответственно [2]. Результаты и их обсуждение Согласно диаграмме состояния в системе ZrO 2 – MgO имеет место ограниченная растворимость оксида магния в оксиде циркония, приводящая к образованию низкотемпературного моноклинного и высокотем- пературных тетрагонального и кубического твёрдых растворов [3]. По данным рентгенофазовых исследо- ваний, после одного часа изотермической выдержки на поверхности образцов доэвтектоидного состава и в приповерхностном слое присутствовали кубическая, тетрагональная и моноклинная модификации диок- сида циркония и цирконат магния Mg 2 Zr 5 O 12 , именуе- мый в литературе δ -фазой [4]. Несмотря на отсутствие качественных отличий в фазовом составе этих образ- цов на поверхности и в приповерхностном слое, име- лась разница в объёмной доле высокотемпературной кубической модификации диоксида циркония, на по- верхности её содержание составляло более 70 %, а в приповерхностном слое около 50 %. Поверхность и приповерхностный слой образцов эвтектоидного состава после одного цикла спекания не отличались по фазовому составу и количественно- му соотношению фаз. На рентгенограммах присут- ствовали дифракционные максимумы кубической и моноклинной модификаций ZrO 2 . Доля кубической модификации составляла в среднем 95 %. В образцах системы ZrO 2 – MgO заэвтектоидно- го состава после одного цикла спекания поверхность и приповерхностный слой не отличались по фазо- вому составу. На рентгенограммах присутствовали дифракционные максимумы, соответствующие ку- бической и моноклинной модификациям ZrO 2 , MgO и δ -фазы. При этом соотношение объёмных долей высокотемпературной и низкотемпературной моди- фикаций диоксида циркония на поверхности и в при- поверхностном слое было одинаковым, но имелась разница в количестве MgO. Измерения отношения суммарной интегральной интенсивности рефлексов MgO к интегральной интенсивности рефлексов ZrO 2 показало, что в приповерхностном слое объёмное со- держание оксида магния значительно превосходит его объёмное содержание на поверхности. На рис. 1 представлены зависимости содержания кубической модификаций ZrO 2 от суммарной длитель- ности изотермической выдержки на поверхности об- разцов и в приповерхностном слое. По мере увеличе- ния числа циклов спекания в образцах доэвтектоидного и заэвтектоидного составов как на поверхности, так и в приповерхностном слое происходили изменения в фа- зовом составе. Увеличение продолжительности спека- ния образцов доэвтектоидного состава системы ZrO 2 – MgO привело к исчезновению высокотемпературных модификаций ZrO 2 на поверхности образцов. После 20 ч суммарной изотермической выдержки на рентге- новских дифрактограммах, снятых с поверхности, при- сутствовали дифракционные максимумы моноклинной модификации ZrO 2 и δ -фазы. В приповерхностном слое образцов доэвтектоидного состава, напротив, с увеличением числа циклов спекания доля кубической модификации ZrO 2 возрастала, и после 20 циклов её ко- личество составило более 95 %. Дифракционные мак- симумы тетрагональной модификация ZrO 2 на рентге- нограммах, снятых с приповерхностного слоя образцов доэвтектоидного состава, слабо различались на уровне фоновой ин- тенсивности уже после второго часа изо- термической выдержки. Увеличение длительности спекания не оказало влияния на фазовый состав образцов эвтектоидного состава систе- мы ZrO 2 – MgO. На поверхности и в приповерхностном слое этих образцов присутствовали кубическая и моноклин- ная модификации ZrO 2 , количественное соотношение которых сохранялось не- изменным на протяжении всего экспе- римента по циклическому спеканию. В образцах заэвтектоидного соста- ва увеличение суммарной продолжи- тельности изотермической выдержки а б Рис. 1. Зависимость количества кубической фазы ZrO 2 от суммарной дли- тельности изотермической выдержки при циклическом спекании на поверх- ности ( а ) и в приповерхностном слое образцов ( б ) для составов: 1 ● – ZrO 2 (8,6 мольн. %MgO); 2 ▲ – ZrO 2 (13,9 мольн. %MgO); 3 ■ – ZrO 2 (25,4 мольн.%MgO); 4 ∆ – ZrO 2 (35 мольн. %MgO); 5 ○ – ZrO 2 (43,3 мольн. %MgO).