Синтез прекурсоров композиции оксидов системы Al2O3-ZrO2 с повышенной степенью стабилизации тетрагональной модификации диоксида циркония

• Автор: Жарныльская, Алла Львовна
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 115 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. МЕТОДЫ СИНТЕЗА ПРЕКУРСОРОВ КОМПОЗИЦИЙ ОКСИДОВ СИСТЕМЫ АЬОзггОз, ПОЗВОЛЯЮЩИЕ ПОЛУЧАТЬ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ И СТАБИЛИЗИРОВАТЬ В СОСТАВЕ КОМПОЗИЦИЙ МЕТАСТАБИЛЬНУЮ ПОЛИМОРФНУЮ МОДИФИКАЦИЮ 1гг.
1.1. Система оксидов А0з2Ю2 как основа для получения алюмоксидной керамики, упроченной диоксидом циркония
1.1.1. Общая характеристика диаграммы состояния системы АОз2г и полиморфных модификаций 2Ю2 и А0з

1.1.2. Полиморфный переход Хт 3 тт и его роль в упрочнении керамики системы А0з7Ю2.

1.2. Методы синтеза композиций оксидов системы А0з2Ю2.

1.2.1. Синтез, основанный на гидролизе смешанных растворов солей А1Ш и 2г1 V

1.2.2. Зольгельсинтез

1.2.3. Синтез, основанный на гидролизе солей IV, в присутствии реагентов, обладающих хелатными свойствами.

1.3. Гидролиз солей алюминия.

1.4. Гидролиз солей циркония.

1.5. Цель и задачи исследования. Выбор объектов исследования.
ГЛАВА 2. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1. Синтез продуктов гидролиза солей А1Ш и vУ.
2.1.1.Термическая обработка синтезированных образцов.
2.2. Физикохимические методы исследования.
2.2.1. Методика рентгенофазового анализа.
2.2.2. Метод дифференциального термического анализа ДТА
2.2.3. Методика сканирующего электронномикроскопического исследования.
2.2.4. Методика анализа распределения по размерам частиц золей методом малоуглового рассеяния рентгеновских лучей
2.2.5. Метод ИКФурье спектроскопии.
2.2.6. Метод снятия изотермы адсорбции азота
2.2.7. Методика исследования электрокинетических свойств золей
2.2.8. Определение функции распределения частиц псевдобемита уА0Н по размерам методом ультрацентрифугирования.
2.3. Методики химического анализа.
2.4. Метрологическое обеспечение исследования.
2.5. Статистическая обработка результатов экспериментов.
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ СИНТЕЗА И СВОЙСТВ ОКСИГИДРОКСИДОВ АЛЮМИНИЯ И ЦИРКОНИЯ.
3.1. Выбор условий синтеза уАЮОН.
3.2. Выбор условий синтеза оксигидроксида циркония.
4.1. Выбор неорганического варианта зольгельсинтеза прекурсора
4.2. Обоснование методики синтеза композиционного геля на основе золей уАЮОН и Хг.
4.3. Исследование механизма формирования композиционного геля
4.4. Стабилизация наночастиц Ю2 в алюмооксидной матрице в образцах прекурсора материалов системы АЮ
4.5. Исследование фазовых превращений при термической обработке образца композиционного геля, синтезированного на основе индивидуальных золей уАЮОН и 2г
4.6. Оценка степени однородности микроструктуры синтезированных образцов А2г, прокаленных при С, методом рентгенофазового анализа.
ГЛАВА 5. СИНТЕЗ ПРЕКУРСОРОВ МАТЕРИАЛОВ СИСТЕМЫ Агг С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА ОСАЖДЕНИЯ ПРОДУКТОВ
ГИДРОЛИЗА СОЛЕЙ А1Ш НА ПОВЕРХНОСТЬ ЧАСТИЦ ЗОЛЕЙ В ПРИСУТСТВИИ МОЧЕВИНЫ.
5.1. Гидролиз солей А1Ш в присутствии мочевины.
5.2. Исследование условий нанесения продуктов гидролиза солей А1Ш на поверхность частиц золя .
5.3. Определение стабильности фазы при термической обработке.
5.4. Исследование структуры образцов прекурсора 3 методом сканирующей электронной микроскопии
5.5. Влияние химической природы анионов солей алюминия при синтезе прекурсора на стабилизацию фазы .
5.6. Исследование фазовых превращений в процессе термической обработки в образцах 3, синтезированных с использованием различных солей алюминия и золя .
ГЛАВА 6. СРАВНИТЕЛЬНОЕ ОБСУЖДЕНИЕ СВОЙСТВ ОБРАЗЦОВ ПРЕКУРСОРА 3, СИНТЕЗИРОВАННЫХ С ПОМОЩЬЮ
РАЗНЫХ МЕТОДИК.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
ВВЕДЕНИЕ


Данный метод основан на процессе поликонденсации продуктов гидролиза солей и, благодаря контролю состава промежуточных продуктов прекурсоров, позволяет получать композиции оксидов металлов с улучшенными функциональными свойствами. В связи с целесообразностью использования неорганического варианта зольгель синтеза прекурсоров определены цель и задачи работы. Цель работы. Исходя из неорганических соединений алюминия и циркония разработать методы синтеза прекурсоров композиции оксидов системы А0з2Ю2, сохраняющей после термической обработки при С высокое соотношение фаз лОгт2 г . Выявить закономерности, определяющие формирование фазы г и найти условия синтеза прекурсоров композиции оксидов системы прекурсора композиции оксидов системы А0з2Ю2 с однородным распределением алюмоксидного и цирконоксидного компонентов, находящихся в тонкодисперсном состоянии. Определить условия проведения зольгель синтеза композиционного прекурсора на основе золей псевдобемита символ уАЮОН и окси гидроксида циркония символ 2Ю2, размер частиц которых соответствует нанометровому диапазону. Найти условия образования композиционного прекурсора с однородной структурой при его синтезе на основе золей Ъх и солей алюминия, и за счет гидролиза солей алюминия в присутствии мочевины осуществить выделение продуктов гидролиза солей алюминия на поверхности частиц золей 2Ю2. ЮгтгСЬ и размер зерен в продуктах термической обработки С, 2 часа. Научная новизна. Установлена взаимосвязь между условиями гидролиза солей А1Ш и 7г1У и фазовым составом продуктов гидролиза. Определены условия и механизм формирования прекурсоров, соответствующих по химическому и фазовому составу композициям оксидов металлов системы Л7г и обладающих однородным распределением компонентов, с использованием зольгель метода на основе золей уАЮОН и 7Ю2. Методом ИКФурье спектроскопии обнаружено образование мостиковых связей А7г на стадии формирования композиционного геля. В соответствии с установленным механизмом гидролиза солей алюминия в водном растворе найдены условия осаждения продуктов гидролиза А1Ш на поверхности частиц золя 7Ю2, размер которых не превышает нм. Гидролиз солей алюминия осуществлен при значениях ниже осаждения гидроксида рН4 в присутствии мочевины в процессе ее разложения при С, что обеспечивает получение прекурсора А7г с однородным распределением компонентов. Установлена корреляция между стабильностью фазы г в композиции и химической природой анионов использованных солей А1Ш, стабильность повышается в ряду анионов СГ СНзСОО. Определены условия стабилизации чистой иедопированной фазы IЪх при термической обработке композиции С, 2 часа, а именно однородное распределение наноразмерных частиц 7Ю2 в алюмоксидной матрице, сформированной ультрадисперсной фазой аА. Практическая значимость работы. Ог при термической обработке С, 2 часа. Подтверждена возможность получения продуктов прокаливания прекурсоров с определенным фазовым составом при условии управления процессом фазообразования на всех стадиях процесса синтеза, включая выбор исходных солей алюминия и циркония, условий их гидролиза, получения композиций и их термической обработки. На основе установленных зависимостей предложены рекомендации по синтезу прекурсоров. Размер зерен в прокаленных образцах составляет нм. По данным показателям композиция пригодна для получения тонкой керамики типа . Обоснование условий гидролиза солей V и А1Ш с целыо получения продуктов их гидролиза определенного фазового состава. Результаты исследования механизма формирования структуры высоко гомогенного композиционного гельпрекурсора на основе неорганических золей уАЮОН и x. Разработка и обоснование режима процесса гидролиза солей А1Ш в присутствии мочевины при температуре С и значениях рН4, сопровождающиеся осаждением продуктов гидролиза на поверхности частиц золя 7Ю2. Зависимости, определяющие влияние природы анионов солей алюминия и размера частиц 2Ю2 на стабилизацию тетрагональной наноразмериой модификации диоксида циркония x2 в образцах композиции оксидов металлов системы АОз2гС2. С, 2 часа композиционного прекурсора.