Фазы переменного состава с контролируемыми электрическими свойствами в системах на основе тугоплавких оксидов

• Автор: Тихонов, Петр Алексеевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 303 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ГЛАВА 1. Полиморфизм и физико-химические свойства диоксидов циркония и гафния. Проблема стабилизации кубической модификации 2гОг НЮг с образованием твердых растворов
1.1. Диоксид циркония
1.2. Диоксид гафния
1.3. Проблема стабилизации кубической модификации диоксидов циркония и гафния
1.4. Фазовые соотношения в системе НЮг - МО и свойств фаз
1.5. Твердые растворы в системе ХхОг- 1тОз и физико-химические свойства твердых растворов
ГЛАВА 2. Структура, полиморфизм и физико-химические свойства оксидов редкоземельных элементов и их структурных аналогов УгОз и 1пгОз
2.1. Электронное строение и полиморфизм оксидов РЗЭ
2.2. Свойства оксидов РЗЭ
2.3. Оксид иттрия (УгОз) .
2.4. Оксиды празеодима и тербия с промежуточной валентностью (РгОх. и ТЬОх)
2.5. Оксид индия
ВЫВОДЫ ИЗ ОБЗОРА ЛИТЕРАТУРЫ
ГЛАВА 3. Методы исследования, использованные реактивы, синтез образцов
3.1. Методы исследования
3.2. Исходные химические реактивы и синтез образцов
ГЛАВА 4. Фазовые соотношения в системах УгОз - МегОз, Ме - РЗЭ, 1п;
физико-химические свойства твердых растворов
4.1. Фазовые соотношения в системе УгОз - РггОз
4.2. Фазовые соотношения в системе УгОз - МгОз -(ОбгОз)
4.3. Фазовые соотношения в системе УгОз
Выводы
ГЛАВА 5. Твердые растворы оксидов РЗЭ с переменной валентностью; фазовые соотношения, особенности химической связи и физико - химические свойства
5.1. Система УО[
5.2. Система УО!,5-ТЬОх
5.3. Состояние атомов лантаноидов в тройных системах типа Епп> - Гп,2) - У - О по данным их рентгеновских эмиесиои-ных К- спектров
5.4. Твердые растворы в системе YO1.5 - PrOx- СаО и матери-
алы с электронной проводимостью
ГЛАВА 6. Фазовые соотношения в системах НЮг - МдО, НЮг - РггОз
(ЕпгОз), 7x0г - ТпгОз и их физико- химические свойства
6.1. Система НЮг - 1УО
6.2 Системы НЮг - РЮ] 5 и НЮг - РЮ1.5 - ОуОк5
6.3. Фазовые соотношения в системе 2г0г - 1пгОз и физико
химические свойства твердых растворов
6.4. Электропроводность монокристаллов твердых растворов
в системах НЮг - ЬтОз, где Ьп - 8с, У, РЗЭ
Выводы
ГЛАВА 7. Процессы эвтектоидного распада флюороподобных
твердых растворов на основе НЮг и 7хОг. 183.
7.1 . Эвтектоидный распад твердых растворов в системах
НЮ (7гОг)-]УО и изменение их электрических свойств
7.2. Исследование процессов эвтектоидного распада твердых
растворов в системе НЮг - РЮ1
7.3. Процессы распада флюороподобных твердых растворов
в системе ZrOa - I112O3
Выводы
ГЛАВА 8. Изучение системы НЮ2 - РгОх (ОуОЩ и материалы с
электронной проводимостью
8.1. Фазовые соотношения в системе НЮг - РгОх и их свойства
8.2 Синтез и исследование материалов с электронной проводимостью
Выводы
ГЛАВА 9. Математическая обработка и обсуждение результатов
9.1 К главам
9.2. Расчет парциальных зарядов С>4г и Оза в атомах празеодима и тербия и интерпретация переменной валентности РЗЭ, электрических свойств и механизма окислителыю-восстано-тельных процессов (к гл.5)
9.3 Фазы переменного состава со смешанной проводимостью и свойства многофазных композиций; проблема физико -химического “ конструирования” материалов (к гл. 6.7.8.)
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Развитие современной техники во многих областях связано с необходимостью получения высоких температур, обработки материалов при этих температурах, надежного контроля параметров высокотемпературных процессов. Потребности эти особо остро выявились в металлургии тугоплавких и цветных металлов, энергетике, создании конструкционной керамики, современной лабораторной технике [1,2].
Для установок прямого преобразования тепловой энергии в электрическую, токоподводов высокотемпературных печей, высокотемпературных термисторов и датчиков р02, а также других объектов новой техники, требуются высокоогнеупорные материалы с ионной и электронной проводимостью. Одним из широких классов таких материалов, устойчивых в окислительной среде, являются новые материалы на основе твердых растворов оксидов иттрия, индия, празеодима, неодима, тербия; диоксидов циркония или гафния. Диапазон свойств керамических материалов на основе оксидов РЗЭ и Хг02(Ш02) ещё более расширяется если использовать многокомпонентные системы с участием оксидов, проявляющих переменную валентность. Подбор и оптимизация концентраций основных компонентов, а также соответствующая термообработка позволяют в принципе получать материалы с заданными электрическими свойствами [ 3-6 ].
Особый интерес представляли системы на основе диоксида гафния: НЮ2 -М|*0 (Рг203, ЭугОз). К началу работы они были почти не исследованы. Однако, краткие литературные данные и результаты поисковых исследований, проведенных нами, свидетельствуют о том, что твердые растворы и соединения в этих системах обладают перспективными электрическими свойствами [ 7-11].
Как известно, твердые растворы на основе диоксидов циркония и гафния,

Рис. 2.1.1. Зависимость температур плавления оксидов лантаноидов 1,п203 от числа электронов в 4Г-оболочке по [ 129 ].
; г ' I
|2-х,2 -у, 2-г
2+У.2.-|-*
, ±_у 1_2 1-х И 2 2 *2
• - металл © - кислород
Рис. 2.1.2. Координационный полиэдр С-структуры на примере
оксида индия 1п203 по работе [ 143 ].'