Термодинамические свойства и процессы испарения керамики на основе систем, Содержащих оксиды гафния и редкоземельных элементов

1.2 Особенности фазовых равновесий в системах La₂O₃-Y₂O₃-ZrO₂-HfO₂ и Sm₂O₃-Y₂O₃-ZrO₂-


3 Результаты изучения термодинамических свойств и процессов испарения в исследуемых


Приложение А (справочное) Интенсивности ионного тока LaO⁺ в масс-спектрах пара над La₂O₃

Приложение Б (справочное) Интенсивности ионных токов SmO⁺ и Sm⁺ в масс-спектрах пара
Приложение В (справочное) Результаты изучения образцов системы La₂O₃-Y₂O₃-HfO₂ масс-


Приложение Г (справочное) Результаты изучения образцов систем La₂O₃-Y₂O₃-ZrO₂-HfO₂ и


Приложение Д (справочное) Результаты калибровки эффузионной камеры при испарении


Приложение Е (справочное) Данные для расчѐта избыточных энергий Гиббса в системах La₂O₃-Y₂O₃-ZrO₂-HfO₂ и Sm₂O₃-Y₂O₃-ZrO₂-HfO₂ полиномиальными полуэмпирическими методами . 187

4


Введение


Актуальность темы исследования

Системы, содержащие оксиды гафния (HfO₂) и редкоземельных элементов (РЗЭ), представляют значительный интерес для получения широкого спектра перспективных материалов благодаря уникальному комплексу физико-химических свойств, таких как термическая стабильность в широком температурном интервале до 2500-2900 К, низкая теплопроводность и высокая ионная проводимость. В настоящее время материалы на основе рассматриваемых систем находят успешное применение в различных высокотемпературных технологиях при разработке керамических форм и стержней для литья лопаток газотурбинных двигателей, термобарьерных покрытий, материалов для атомной энергетики, а также твѐрдых электролитов в твердооксидных топливных элементах. [1–3]. Однако при синтезе и эксплуатации материалов на основе рассматриваемых систем при высоких температурах, как правило, протекают избирательные процессы испарения, что приводит к изменению состава и, как следствие, физико-химических свойств керамики высшей огнеупорности [4]. Для прогнозирования высокотемпературного поведения рассматриваемых систем, включая фазовые равновесия, оптимальным является термодинамический подход, успешная реализация которого возможна только при наличии достоверных экспериментальных данных о рассматриваемых системах в широких температурных интервалах. Этим обусловлена необходимость изучения различных аспектов высокотемпературного поведения систем на основе HfO₂, в частности термодинамических свойств и процессов испарения.

Объектами настоящего исследования выбраны образцы керамики на основе многокомпонентных систем, содержащих оксиды гафния и редкоземельных элементов (иттрия, лантана и самария): La₂O₃-Y₂O₃-ZrO₂-HfO₂и Sm₂O₃-Y₂O₃-ZrO₂-HfO₂. Известно [5–7], что в настоящее время для разработки керамики высшей огнеупорности в основном используется стабилизированный оксидами РЗЭ оксид циркония (ZrO₂), который, однако, характеризуется высокотемпературными фазовыми превращениями, ограничивающими температурный диапазон использования указанных материалов. Предлагается, что одним из методов решения указанной проблемы является замещение ZrO₂ на HfO₂, обладающий более высокими температурами и меньшими объѐмными эффектами фазовых переходов [1–3]. Отмечается [8– 10], что системы на основе HfO₂ и оксидов РЗЭ по своим свойствам могут рассматриваться как основа керамических форм и стержней для литья лопаток газотурбинных двигателей, а также новых термобарьерных покрытий, которые превосходят по эксплуатационным