ZRO₂:WO₃:AL₂O₃:MGO КӨП КОМПОНЕНТТІ КЕРАМИКА СИНТЕЗІ

Бұл жұмыста компоненттердің концентрациясына байланысты ZrO₂:WO3:Al₂O₃:MgO көп компонентті керамикаларының фазалық құрамы мен микроқұрылымы зерттелді. Бастапқы шихтадағы элементтердің концентрациясы мен фазалық құрамы, көлемдік шөгуі, синтезделген үлгілердің тығыздығы мен микроқұрылымы арасындағы тәуелділіктер анықталды. Раман спектроскопиясы арқылы бастапқы ZrO₂:WO₃ матрицасына Al₂O₃:MgO қоспасын қосу ZrO₂:WO₃:Al₂O₃:MgO қатты ерітіндісінің пайда болуына әкелмейтіні анықталды. Al₂O₃:MgO мөлшерінің жоғарылауымен көлемдік шөгу мен тығыздықтың жоғарылауы байқалады, бұл WO₃:Al₂O₃ жүйесінің сұйық фазасының 1450 °C температурада пайда болуымен және тері тесігі мен ақаулардың бетіне тиімдірек қоныс аударуымен байланысты болуы мүмкін. Алынған үлгілердің көлденең қималарының СЭМ суреттерін талдау барлық үлгілердің дәннің әртүрлі формалары бар дамыған морфологиясы бар екенін көрсетті.

1. Al-Jothery H.K.M. et al. A review of ultra-high temperature materials for thermal protection system. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020, vol. 863, no. 1, p. 012003, https://doi.org/10.1088/1757-899X/863/1/012003

2. Justin J.F., Jankowiak A. Ultra High Temperature Ceramics: Densification, Properties and Thermal Stability. Aerospace Lab, no. 3, 2011, pp. 1–11.

3. Qi B. et al. ZrO2 Matrix Toughened Ceramic Material-Strength and Toughness. Advanced Engineering Materials, vol. 24, no. 6, 2022, p. 2101278, https://doi.org/10.1002/adem.202101278.

4. Jin X. J. Martensitic transformation in zirconia containing ceramics and its applications. Current Opinion in Solid State and Materials Science, vol. 9, no. 6, 2005, pp. 313–318, https://doi.org/10.1016/j.cossms.2006.02.012.

5. Yao Y. et al. A review on the properties and applications of WO3 nanostructure-based optical and electronic devices. Nanomaterials, vol. 11, no. 8, 2021, p. 2136, https://doi.org/10.3390/nano11082136.

6. Deb S.K. Opportunities and challenges in science and technology of WO3 for electrochromic and related applications. Solar Energy Materials and Solar Cells, vol. 92, no. 2, 2008, pp. 245–258, https://doi.org/10.1016/j.solmat.2007.01.026.

7. Salimi H. et al. Development of WO3-incorporated porous ceramic coating: a key role of WO3 nanoparticle concentration on methylene blue photodegradation upon visible light illumination. Ceramics International, vol. 49, no.19, 2023, pp. 32181–32192, https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.07.191.

8. Waring J. L. Phase Equilibria in the System Aluminum Oxide-Tungsten Oxideю J. Amer. Ceram. Soc., vol. 48, 1965.

9. Klingbeil N.W. A total dissipated energy theory of fatigue crack growth in ductile solids. International Journal of Fatigue, vol. 25, no. 2, 2003, pp. 117–128, https://doi.org/10.1016/S0142-1123(02)00073-7.

10. Pereira G. K. R. et al. Low-temperature degradation of Y-TZP ceramics: A systematic review and meta-analysis. Journal of the mechanical behavior of biomedical materials, vol. 55, 2016, pp. 151–163, https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2015.10.017.

11. Porter D.L., Heuer A. H. Microstructural development in MgO-partially stabilized zirconia (Mg-PSZ). Journal of the American Ceramic Society, vol. 62, no. 5–6, 1979, pp. 298–305, https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1979.tb09484.x.

12. Kurakhmedov A.E. et al. Study of the Mechanisms of Polymorphic Transformations in Zirconium Dioxide upon Doping with Magnesium Oxide, as Well as Establishing the Relationship between Structural Changes and Strength Properties. Ceramics, vol. 6, no. 2, 2023, pp. 1164–1178, https://doi.org/10.3390/ceramics6020070.

13. Zhao X., Vanderbilt D. Phonons and lattice dielectric properties of zirconia. Physical Review B., vol. 65, no. 7, 2002, P. 075105, https://doi.org/10.1103/PhysRevB.65.075105.

14. Maczka M. et al. High-pressure Raman study of Al2 (WO4)3. Journal of Solid State Chemistry, vol. 177, no. 6, 2004, pp. 2002–2006, https://doi.org/10.1016/j.jssc.2004.01.021.

15. Slotznick S.P., Shim S.H. In situ Raman spectroscopy measurements of MgAl2O4 spinel up to 1400 C. American Mineralogist, vol. 93, no. 2–3, 2008, pp. 470–476, https://doi.org/10.2138/am.2008.2687.

16. Ma Y. et al. Quantifying Mg–Al cation distribution in MgAl2O4-spinel using Raman spectroscopy: An experimental calibration. Solid Earth Sciences, vol. 7, no. 1, 2022, pp. 60–71, https://doi.org/10.1016/j.sesci.2021.09.002.

17. Hemberger Y. et al. Quantification of yttria in stabilized zirconia by Raman spectroscopy. International Journal of Applied Ceramic Technology, vol. 13, no. 1, 2016, pp. 116–124, https://doi.org/10.1111/ijac.12434.

18. Ruiz-Fuertes J. et al. High-pressure Raman spectroscopy and lattice-dynamics calculations on scintillating MgWO4: Comparison with isomorphic compounds. Physical Review B., vol. 83, no. 21, 2011, P. 214112, https://doi.org/10.1103/PhysRevB.83.214112.

19. Szilágyi I.M. et al. WO3 photocatalysts: Influence of structure and composition. Journal of catalysis, vol. 294, 2012, pp. 119–127, https://doi.org/10.1016/j.jcat.2012.07.013.

20. Raghavan S., Kay D.A.R. Gibbs free energy of formation of magnesium tungstate from emf measurements. Thermochimica acta, vol. 170, 1990, pp. 13–17, https://doi.org/10.1016/0040-6031(90)80520-9.

21. Yong D., Zhanpeng J. Optimization and calculation of the ZrO2-MgO system. Calphad, vol. 15, no. 1, 1991, pp. 59–68, https://doi.org/10.1016/0364-5916(91)90026-G.