СУБСОЛІДУСНА БУДОВА СИСТЕМИ BaO – MgO – ZrO2

Анотація

Діоксид цирконію (ZrO₂) є одним з найбільш перспективних матеріалів сучасної кераміки завдяки поєднанню високої міцності, тріщиностійкості, корозійної та зносостійкості, низької теплопровідності та високої термостійкості. Проте використання чистого ZrO₂ обмежене через фазові переходи між його поліморфними модифікаціями, що супроводжуються об’ємними змінами та утворенням дефектів. Для стабілізації застосовують оксидні добавки (Y₂O₃, MgO, BaO, CeO₂ тощо), які утворюють тверді розчини та перешкоджають руйнівним перетворенням. Особливий інтерес становить система BaO–MgO–ZrO₂, що є основою для створення термостабільних діелектричних матеріалів, придатних для використання у сучасних телекомунікаційних і радіотехнічних пристроях. Розглянуто субсолідусну будову цієї системи з використанням розрахункових методів геометро-топологічного аналізу. В системі наявні стабільні фази BaO, MgO, ZrO₂, Ba₂ZrO₄, Ba₃Zr₂O₇ і BaZrO₃. Проведено триангуляцію потрійної діаграми, яка показала існування чотирьох елементарних трикутників: BaO – MgO – Ba₂ZrO₄, Ba₂ZrO₄ – MgO – Ba₃Zr₂O₇, Ba₃Zr₂O₇ – MgO – BaZrO₃, BaZrO₃ – MgO – ZrO₂. Найбільшою площею та найменшим ступенем асиметрії характеризується трикутник BaZrO₃–MgO–ZrO₂, що зумовлює високу ймовірність фазоутворення у відповідній концентраційній області та відносну нечутливість до відхилень у складі. Навпаки, сполука Ba₃Zr₂O₇ має мінімальну ймовірність існування і обмежену стабільність через диспропорціонування за підвищених температур. Виконано розрахунок евтектичних точок бінарних і потрійних перетинів, що дозволило визначити температурні межі утворення розплаву та перспективні області синтезу. Показано, що найбільш придатними для розробки термостабільних діелектричних керамічних матеріалів є області, обмежені фазами MgO, BaZrO₃ та ZrO₂. Отримані результати мають практичне значення для оптимізації складу та технології виготовлення високоякісної діелектричної кераміки.