Композиционные материалы в системе AlN-Al2O3-ZrO2-ZrN
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
кубической модификации диоксида циркония в чистом стехиометрическом соединении не решен окончательно. Параметр решетки кубического диоксида циркония а=5,07А.
При разложении диоксида циркония возможно образование низкотемпературной кубической формы (до 2000С), которая при нагревании и хранении также необратимо переходит в моноклинную.
Данные о возможности существования стеклообразного диоксида циркония впоследствии были опровергнуты [2].
Способы получения диоксида циркония из цирконовых концентратов можно подразделить на две группы: прямые способы, которые не предусматривают перевод циркония в раствор, и способы, включающие растворение циркония.
Метод плазменного плавления циркона. При температуре 167610С цирконий начинает диссоциировать на оксиды [3].
4 ZrO2 + SiO2 (2)
Процесс ускоряется с повышением температуры. При последующем быстром охлаждении обратная реакция практически не имеет места. Промышленная реализация способа осуществляется при использовании плазменного реактора. Продукт может быть получен в виде сфероидальных частиц диаметром 0,125 - 0,25 мм, включающих мелкие вытянутые или сферические частицы моноклинного и тетрагонального ZrO2, распределенные в стекловидной матрице кремнезема [4].
Для очистки диоксида циркония от кремнезема используют методы физического и химического разделения.
В плазменном реакторе можно получить стабилизированный диоксид циркония при термообработке ZrO2 в смеси с CaO или J2O3, синтез протекает в течение нескольких мс [5].
Плавление циркона в дуговых печах. Этот метод также основан на способности циркона к термической диссоциации; он осуществляется в присутствии восстановителя, благодаря чему кремний удается отделить от циркона еще на стадии плавки.
Спекание циркона с добавками щелочноземельных оксидов. При добавке щелочных и щелочноземельных оксидов температура диссоциации циркона понижается вследствие связывания кремнезема оксидными добавками. При определенном дозировании оксидных добавок можно получить в качестве продукта реакции смесь ZrO2 с силикатом металла, оксид которого был введен в шихту.
Образующиеся в качестве продукта реакции силикаты отделяют от ZrO2 химическими или физическими методами.
Диоксид циркония можно получать непосредственно при гидротермальной обработке циркона гидроксидом магния или кальция при 300-380С.
Методы прямого получения диоксида циркония являются наиболее экономичными и находят применение для получения обычного и стабилизированного диоксида циркония, когда не требуется высокая чистота материалов. Для получения более чистого оксида циркония используют методы, включающие перевод циркония в раствор и его последующее селективное осаждение [6].
Диоксид циркония характеризуется высокой (2700С) температурой плавления. При температуре выше 500С является ионным проводником. Керамика из диоксида циркония хорошо механически обрабатывается до высокой чистоты поверхности, обладает более низким коэффициентом трения по сравнению с металлами. Диоксид циркония обладает высокой химической стойкостью к кислотам и щелочам (кроме H2SO4 и HF), расплавам щелочей, стекол и металлов[7].
Материалы на основе оксида циркония получили техническое применение в качестве огнеупоров в силикатном производстве и металлургии ,стержней накаливания в осветительной технике, светофильтров в оптической промышленности, высокотемпературных электролитов в электрохимии и т.д.
В последние годы они привлекают внимание материаловедов как перспективная матричная основа для разработки высокотемпературных керамических материалов, поскольку оксид циркония обладает высокими прочностными и огнеупорными характеристиками. Наличие в этой системе целой серии фазовых переходов открывает дополнительные возможности, например, существенно пластифицировать материал благодаря мартенситному переходу из тетрагональной в моноклинную фазу [8].
Кубические твердые растворы со структурой типа флюорита на основе диоксида циркония широко используются в качестве твердых электролитов с кислородной проводимостью. При оценке возможности их длительной эксплуатации необходимо помнить , что для ряда систем , включающих ZrO2 , характерной особенностью является распад твердых растворов структуры флюорита в определенном интервале температур [9].
По электрофизическим характеристикам основным требованиям в большой степени удовлетворяет диоксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия. [10].
.2. Система цирконий-азот
Порошкообразный нитрид ZrN - вещество желто-коричневого цвета. Спеченные при высокой температуре штабики из нитрида циркония хрупки и характеризуются лимонно-желтым изломом.
В порошкообразном состоянии он стоек на холоду против действия многих минеральных кислот, особенно соляной, азотной, хлорной. При нагревании растворимость резко увеличивается как в концентрированных, так и в разбавленных кислотах.
Полностью растворяется в концентрированной H2SO4, в смеси азотной и плавиковой кислот и в концентрированной серной кислоте с добавкой сернокислого калия [11].
В растворах щелочей с концентрацией до 20% устойчив даже при кипячении, но разлагается кипящими 40%-ными растворами в течении 6 часов.
Тонко измельченный нитрид циркония (0,8-1,0 мкм) реагирует с водой с выделением аммиака. Кислородом воздуха не окисляется до 900-1000 С и является одним из наиболее устойчивых в этом отношении нитридов. Окисление ?/p>