Роль формирования буферных включений V₂O₅ в составе композитной керамики ZrO₂–Al₂O₃ в изменении прочностных характеристик

Abstract

В работе представлены результаты оценки влияния добавления допанта V₂O₅ в состав композитных ZrO₂–Al₂O₃ керамик и формирования буферных включений на устойчивость к внешним механическим воздействиям и повышения сопротивляемости к растрескиванию при механических нагрузках. В ходе проведенных исследований было установлено, что добавление допанта V₂O₅ в состав керамик с концентрацией выше 0.1 М приводит к образованию буферных включений в межзеренном пространстве, образуемым ZrO₂ зернами и Al₂O₃ матрицей, при этом формирование буферных включений обусловлено низкой температурой плавления V₂O₅, в результате чего происходит расплавление оксида ванадия в процессе спекания и последующее стеклование и кристаллизация при остывании в межзеренном пространстве. При оценке прочностных характеристик, в частности, твердости, трещиностойкости и прочности на сжатие было установлено, что при малых концентрациях допанта упрочнение обусловлено структурными изменениями, связанными с размерными эффектами, которые выражаются в росте и укрупнении ZrO₂ зерен в Al₂O₃ матрице. При концентрациях выше 0.1 М увеличение устойчивости к внешним воздействиям обусловлено формированием буферных включений, заполнение межзеренного пространства которыми приводит к сдерживанию процессов трещинообразования и повышению сопротивляемости к механическим нагрузкам.