Вышедшие номера
Фазовые переходы в моноклинном ZrO2
Горелов В.П.1, Беляков С.А.1, Абдурахимова Р.К.1
1Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург, Россия
Email: gorelov@ihte.uran.ru, bca2@mail.ru, arianaboimuradova@yandex.ru
Поступила в редакцию: 30 ноября 2022 г.
В окончательной редакции: 30 ноября 2022 г.
Принята к печати: 6 декабря 2022 г.
Выставление онлайн: 11 февраля 2023 г.

Диоксид циркония ZrO2 относится к важнейшим современным материалам, но его использование сталкивается с проблемой сложного полиморфизма. Общепринятым считается, что при нормальных условиях он существует в моноклинной форме P2_1/c (N 14), которая при нагреве выше 1000oС испытывает растянутое мартенситное превращение в тетрагональную форму P4_2/nmc (N 137). Однако теоретико-групповой анализ запрещает прямой переход между указанными пространственными группами и требует, как минимум, двух промежуточных форм. Эксперимент, проведенный в настоящей работе с использованием структурно-чувствительных методов (дилатометрия и электропроводность), действительно выявил существование особых точек на температурных зависимостях расширения и проводимости в области температур 350±20 и 730±20oС. Это согласуется с литературными данными, демонстрирующими особые точки на температурных зависимостях параметров моноклинной решетки ZrO2. По данным дилатометрии, указанные переходы являются фазовыми переходами второго рода, что коррелирует с полученными данными спектроскопии комбинационного рассеяния света (измерение при температурах до 900oС в интервале 60-900 cm-1), показывающими, что локальная структура изменяется слабо, следовательно, переходы протекают в рамках моноклинной сингонии. Ключевые слова: ZrO2, моноклинные фазы, фазовые переходы, дилатометрия, электропроводность, КРС. DOI: 10.21883/FTT.2023.03.54747.541
  1. P.P. Fedorov, E.G. Yarotskaya. Condens. Matter Interphases 23, 169 (2021)
  2. M. Yashima, M. Kakihana, M. Yoshimura. Solid State Ion. 86--88, 1131 (1996)
  3. T. Liu, X. Zhang, X. Wang, J. Yu, L. Li. Ionics 22, 2249 (2016)
  4. K. Pokrovski, K.T. Jung, A.T. Bell. Langmuir 17, 4297 (2001)
  5. S.R. Teeparthi, E.W. Awin, R. Kumar. Sci. Rep. 8, 5541 (2018)
  6. G. Wang, F. Meng, C. Ding, P.K. Chu, X. Liu. Acta Biomater. 6, 990 (2010)
  7. H. Arashi, M. Ishigame. Phys. Stat. Sol. A 71, 313 (1982)
  8. S. Block, J.A.H. Da Jornada, G.J. Piermarini. J. Am. Ceram. Soc. 68, 497 (1985)
  9. O. Ohtaka, H. Fukui, T. Kunisada, T. Fujisawa, K. Funakoshi, W. Utsumi, T. Irifune, K. Kuroda, T. Kikegawa. Phys. Rev. B 63, 174108 (2001)
  10. H. Wu, Y. Duan, K. Liu, D. Lv, L. Qin, L. Shi, G. Tang. J. Alloys Compd. 645, 352 (2015)
  11. H. Fukui, M. Fujimoto, Y. Akahama, A. Sano-Furukawa, T. Hattori. Acta Crystallogr. 875, 742 (2019)
  12. J. Adams, M.D. Rogers. Acta Crystallogr. 12, 951 (1959)
  13. C. Ruff, F. Ebert. Z. Anorg. Allg. Chem. 180, 19 (1929)
  14. G.B. Wolten. J. Am. Ceram. Soc. 46, 418 (1963)
  15. G.B. Wolten. Acta Crystallogr. 17, 763 (1964)
  16. L.L. Fehrenbacher, L.A. Jacobson. J. Am. Ceram. Soc. 48, 157 (1965)
  17. G.K. Bansal, A.H. Heuer. Acta Metallurgica 22, 409 (1974)
  18. S.T. Buljan, H.A. McKinstry, V.S. Stubican. J. Am. Ceram. Soc. 59, 351 (1976)
  19. I.-W. Chen, Y.-H. Chiao. Acta Metallurgica 33, 1827 (1985)
  20. R.H.J. Hannink, P.M. Kelly, B.C. Muddle. J. Am. Ceram. Soc. 83, 461 (2000)
  21. D. Simeone, G. Baldinozzi, G. Gosset, M. Dutheil, A. Bulou, T. Hansen. Phys. Rev. B 67, 064111 (2003)
  22. G. Trolliard, D. Mercurio, J.M. Perez-Mato. Z. Kristallogr. 226, 264 (2011)
  23. W.L. Baun. Science 140, 1330 (1963)
  24. R.N. Patil, E.C. Subbarao. Acta Crystallogr. 26, 535 (1970)
  25. H.S. Maiti, K.V.G.K. Gokhale, E.C. Subbarao. J. Am. Ceram. Soc. 55, 317 (1972)
  26. M. Ishigame, T. Sakurai. J. Am. Ceram. Soc. 60, 367 (1977)
  27. J.-L. You, G.-C. Jiang, S.-H. Yang, J.-C. Ma, K.-D. Xu. Chin. Phys. Lett. 18, 991 (2001)
  28. R.P. Haggerty, P. Sarin, Z.D. Apostolov, P.E. Driemeyer, W.M. Kriven. J. Am. Ceram. Soc. 97, 2213 (2014)
  29. M.R. Gauna, M.S. Conconi, S. Gomez, G. Suarez, E.F. Aglietti, N.M. Rendtorff. Ceram. --- Silik. 59, 318 (2015)
  30. A. Vasilevskaya, O.V. Almjasheva, V.V. Gusarov. J. Nanoparticle Res. 18, 188 (2016)
  31. D.A. Ward, E.I. Ko. Chem. Mater. 5, 956 (1993)
  32. Ю.Э. Китаев, А.Г. Панфилов, E.S. Tasci, M.I. Aroyo. ФТТ 57, 2228 (2015)
  33. R.A. Evarestov, Yu.E. Kitaev. J. Appl. Crystallogr. 49, 1572 (2016)
  34. С.И. Новикова. Тепловое расширение твердых тел. Наука, M. (1974). 287 с
  35. E.Y. Fogaing, M. Huger, C. Gault. J. Eur. Ceram. Soc. 27, 1843 (2007)
  36. R. Laquai, F. Gouraud, B.R. Muller, M. Huger, T. Chotard, G. Antou, G. Bruno. Materials 12, 1017 (2009)
  37. P. Kofstad, D.J. Ruzicka. J. Electrochem. Soc. 110, 181 (1963)
  38. Y. Suzuki. Solid State Ion. 81, 211 (1995)
  39. R.N. Patil, E.C. Subbarao. J. Appl. Crystallogr. 2, 281 (1969)
  40. Ю.К. Воронько, А.А. Соболь, В.Е. Шукшин. ФТТ 49, 1871 (2007)
  41. A.P. Mirgorodsky, M.B. Smirnov, P.E. Quintard. J. Phys. Chem. Solids 60, 985 (1989)
  42. В.П. Горелов. ФТТ 61, 1345 (2019)

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.