Стойкость фазового состава и механических свойств наноструктурированных композиционных керамик на основе CaO–ZrO2 к гидротермальным воздействиям

Abstract

Исследованы структура, фазовый состав и механические свойства (микротвердость в интервале глубин внедрения индентора 1200 нм ≤ h ≤ 6000 нм и вязкость разрушения) наноструктурированной циркониевой керамики (стабилизированной CaO), упрочненной корундом и SiO2 , в процессе ускоренного старения в гидротермальных условиях (температура Tag = 134°С, давление P = 3 атм, влажность B = 100%, 0 ≤ t ag ≤ 25 ч). Показано, что использование CaO в качестве стабилизатора тетрагональной фазы диоксида циркония (вместо “традиционного” Y2 O3 ) способствует повышению стойкости к гидротермальным воздействиям композиционных керамик ZrO2 + Al2 O3 и ZrO2 + Al2 O3 + SiO2 . Установлено, что достигнутое введением диоксида кремния (CSiO2 = 5 мол. %) увеличение вязкости разрушения (более чем на 40%) обеспечивает удовлетворительное соотношение твердость/вязкость разрушения (H = 12.3 ГПа, KC = 6.66 МПа м1/2) композиционной керамики CaO–ZrO2 + Al2 O3 + SiO2 даже после ее ускоренного состаривания в течение 25 ч.