Obrabotka Metallov 2011 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (52) 2011 67 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ сопровождалось увеличением доли кубической мо- дификации и соответственно уменьшением доли моноклинной модификации диоксида циркония как на поверхности, так и в приповерхностном слое. Максимальное количество кубической модификации ZrO 2 при увеличении продолжительности спекания на поверхности и в приповерхностном слое соста- вило около 95 %. Однако на поверхности образцов максимальное количество высокотемпературной мо- дификации диоксида циркония было уже после пяти циклов спекания, а в приповерхностном слое только после 30 циклов. На рис. 2 показаны зависимости отношения сум- марной интегральной интенсивности рентгеновских дифракционных максимумов MgO и ZrO 2 на по- верхности и в приповерхностном слое образцов за- эвтектоидного состава системы ZrO 2 – MgO. Видно, что количество оксида магния для всех образцов в приповерхностном слое значительно превышало его количество на поверхности. С увеличением про- должительности спекания его содержание уменьша- лось и на поверхности, и в приповерхностном слое образцов. Однако на рентгеновских дифрактограм- мах, снятых с поверхности образцов, дифракци- онные максимумы MgO не различались на уровне фона для составов с оксидом магния 25,4 мольн.% и 35 мольн. % после 30 циклов спекания и после 50 ци- клов спекания для состава с 43,3 мольн. %. В припо- верхностном слое образцов уменьшение количества оксида магния наблюдалось до 15 циклов спекания, и в дальнейшем при увеличении длительности спе- кания его количество исходя из соотношения инте- гральных интенсивностей ZrO 2 и MgO сохранялось неизменным. Фазовый состав в подобных керамиках при циклическом спекании, включающем нагрев, изо- термическую выдержку и охлажде- ние, контролируется обратимыми диффузионным и бездиффузионным фазовыми переходами высокотем- пературных и низкотемпературной полиморфных модификаций диокси- да циркония и диффузией катионов магния. Вследствие высокого пар- циального давления паров MgO в формировании фазового состава на поверхности керамик существенный вклад вносит его испарение (давление паров при температуре 1500 о С ZrO 2 – 1·10 –7 Па, MgO – 1·10 –2 Па). Для об- разцов доэвтектоидного состава изо- термические выдержки согласно диаграмме состояния производились в области смеси тетрагонального и кубического твёрдых растворов. С увеличением времени изотермической выдерж- ки на поверхности постепенно уменьшалась кон- центрация MgO и возрастала доля тетрагонального твёрдого раствора. Медленное охлаждение после изотермической выдержки образцов, особенно в области ниже 1000 о С, привело к переходу тетраго- нального твёрдого раствора в моноклинный твёр- дый раствор. Таким образом, имеющая место раз- ница в фазовом составе на поверхности и в объёме образцов доэвтектоидных составов обусловлена, главным образом, испарением оксида магния с по- верхности, что согласуется с [5]. Pезультаты расчётов размеров областей когерент- ного рассеяния рентгеновских лучей (ОКР) кубической модификации ZrO 2 на поверхности и в приповерхност- ном слое образцов после спекания показали, что на по- верхности образцов доэвтектоидного состава величина ОКР уменьшалась с увеличением суммарной длитель- ности изотермической выдержки в среднем от 40 нм в образцах после одного часа спекания до 20 нм к момен- ту исчезновения кубической фазы. В приповерхност- ном слое образцов доэвтектоидного состава размер ОКР с увеличением числа циклов спекания оставался без изменений и составлял около 25 нм. В образцах эв- тектоидного состава размер ОКР с увеличением числа циклов спекания уменьшался как на поверхности, так и в приповерхностном слое. В образцах заэвтектоидного состава размер ОКР кубической модификации ZrO 2 с увеличением длительности изотермических выдержек, напротив, только возрастал как на поверхности, так и в приповерхностном слое. Полученные зависимости изменения микроди- сторсии кубической фазы ZrO 2 от суммарной дли- тельности изотермической выдержки при цикличе- ском спекании позволяют сделать заключение, что на поверхности и в приповерхностном слое образцов а б Рис. 2. Зависимость отношения интегральной интенсивности рентгеновских отражений ZrO 2 и MgO от суммарной длительности изотермическойвыдержкиприциклическомспеканиина поверхности образцов ( а ) и в приповерхностном слое ( б ) для составов: 1 – ZrO 2 (25,4 мольн.% MgO); 2 – ZrO 2 (35 мольн. % MgO); 3 ) – ZrO 2 (43,3 мольн. % MgO)