Влияние фазовых превращений на формирование структуры и механических свойств в кристаллах частично стабилизированного диоксида циркония

Кристаллические материалы на основе диоксида циркония обладают свойствами, перспективными во многих приложениях и представляют значительный интерес, как с научной, так и с практической точки зрения. Актуальность исследования твердых растворов на основе диоксида циркония обусловлена интересом к этим объектам, как материалам перспективным для использования в качестве конструкционных неметаллических высокопрочных и износостойких материалов, термобарьерных покрытий, биоинертных материалов для медицины, а также материалов, интересных для электроники и промышленного катализа. Целью настоящей работы является исследование влияния процессов фазовых превращений на физико-химические свойства материала на основе диоксида циркония стабилизированного оксидом иттрия.

               Фазовый состав и структуру исследовали методом рентгеноструктурного анализа, рамановской спектроскопии и просвечивающей электронной микроскопии. Механические свойства, такие как твердость и трещиностойкость, исследовали методом микроиндентирования.

               В работе показана закономерность изменения морфологии двойниковой структуры в зависимости от концентрации стабилизирующей примеси. Показано влияние трансформационного механизма упрочнения в кристаллах на основе диоксида циркония, на механические свойства.

Исследована анизотропия механических свойств кристаллов. Установлено, что микротвердость слабо зависит от кристаллографической ориентации, в то время как значения трещиностойкости для разных кристаллографических плоскостей отличаются. Максимальные значения трещиностойкости отмечены на образце, вырезанном из кристалла перпендикулярно направлению . Методом локальной спектроскопии КРС проведены исследования фазового состава внутри и вокруг отпечатков индентора на плоскостях {100}, {110} и {111} при нагрузках 20Н, 3Н и 1Н. Максимальное количество моноклинной фазы обнаружено вокруг отпечатка индентора на плоскости {100} при ориентации диагоналей индентора в направлении . При такой ориентации диагоналей индентора максимальные действующие напряжения получаются вдоль когерентных плоскостей сопряжения тетрагональной и моноклинной фазы.