ХАРАКТЕРИСТИКА СУБСОЛІДУСНОЇ БУДОВИ СИСТЕМИ BaO–ZrO2–TiO2

Автор(и)

  • Oksana Borysenko Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», м. Харків, Україна, Україна http://orcid.org/0000-0002-2746-6797
  • Sergey Logvinkov Харківський національний університет міського господарства імені О.М. Бекетова, м. Харків, Україна, Україна
  • Ruslan Kryvobok Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», м. Харків, Україна, Україна
  • Georgiy Lisachuk Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», м. Харків, Україна, Україна
  • Oleksandr Tymchenko Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», м. Харків, Україна, Україна

DOI:

https://doi.org/10.20998/2413-4295.2026.01.11

Ключові слова:

субсолідусна будова, фазові рівноваги, геометро-топологічні характеристики, діелектрична кераміка

Анотація

Проведено комплексний геометро-топологічний аналіз субсолідусної області системи BaO–ZrO2–TiO2 з метою визначення стабільних фазових співвідношень та оптимальних концентраційних областей для синтезу мікрохвильових діелектричних керамічних матеріалів. За допомогою розрахункових методів визначено довжини коннод, площі елементарних трикутників, ступені їх асиметрії, а також ймовірності існування відповідних фаз. Встановлено, що система містить стабільні подвійні сполуки підсистем BaO–TiO₂, BaO–ZrO₂ та ZrO₂–TiO₂, а потрійні сполуки відсутні. Триангуляція системи BaO–ZrO2–TiO2 зазнає змін у трьох температурних інтервалах: І – до температури 1385 К, ІІ – в інтервалі температур 1385 – 1475 К, ІІІ – вище температури 1575 К. Частина елементарних трикутників зберігає свої геометричні характеристики у всьому температурному інтервалі, при цьому найбільші площі існування та високі ймовірності існування мають фази BaTi2O2, BaTi2O2, BaZrO3 та ZrTiO4. Отримані результати дозволяють виділити концентраційні області з великими площами фазових полів та низьким чи середнім ступенем асиметрії, які забезпечують прості технологічні умови синтезу матеріалів, а також зони з малими площами і високою асиметрією, що потребують підвищеної точності дозування та контролю. Робота відкриває перспективи для раціонального вибору складів і технологій синтезу високоефективних мікрохвильових діелектричних керамік для сучасних бездротових і мікрохвильових електронних систем.

Посилання

Kui J. Microwave dielectric ceramic materials and their industry development overview and future prospects. Journal of Physics: Conference Series, 2021, Vol. 1885, 032034, doi: 10.1088/1742-6596/1885/3/032034.

Belous A., V’yunov O., Kovalenko L., Khitrovskiy V., Godziszewski K., Yashchyshyn Y. Development of high-performance single- and multiphase dielectrics for advanced microwave applications. Science and Innovation, 2025, Vol. 21, no. 4, рр. 21–36, doi: 10.15407/scine21.04.021

Chen Y.-B., Fan Y., Chang S.-H, Shen S. Study on microwave dielectric materials an adjustable temperature drift coefficient and a high dielectric constant. Ceramics, 2024, Vol. 7, no. 3, рр. 1227–1236, doi: 10.3390/ceramics7030081.

Krishna V. N., Padmasin K. G. A review on microwave band pass filters: Materials and design optimization techniques for wireless communication systems. Materials Science in Semiconductor Processing, 2023, Vol. 154, 107181, doi: 10.1016/j.mssp.2022.107181.

Huang Y., Shen Y., Wang J. From terahertz imaging to terahertz wireless communications. Engineering, 2023, Vol. 22, рр. 106–124, doi: 10.1016/j.eng.2022.06.023.

Wang Z., Guo H., Wei H., Sun Y., Li K., Yang L., Huang Y., Yang W., Liu F., Li Y. Near-zero TCF and high quality factor achieved in Li2Ti1–x(Fe1/2Nb1/2)xO3-based microwave dielectric ceramics via phase modulation engineering. ACS Applied Materials & Interfaces, 2026, Vol. 18, no. 1, рр. 1931–1941, doi: 10.1021/acsami.5c17751.

Liu B., Yin H., Tang Y., Ren X., Yuan B. Preparation and dielectric properties of porous mullite-based wave transparent ceramics. Journal of the American Ceramic Society, 2026, Vol. 109, e70273, doi: 10.1111/jace.70273.

Zaman T., Koshy P., Daniels J. E., Sorrell C. C. Review of phase equilibria of the system BaO–TiO2. Journal of the American Ceramic Society, 2025, Vol. 108, no. 6, e20408, doi: 10.1111/jace.20408.

Zaman T., Jiang Y., Mofarah S. S., Bhattacharyya S. K., Koshy P., Daniels J. E., Sorrell C. C. Phase equilibria in the system BaO–TiO2. Journal of the American Ceramic Society, 2024, Vol. 108, no. 1, e20143, doi: 10.1111/jace.20143.

Zaman T., Bhattacharyya S. K., Mofarah S. S., Koshy P., Sorrell C. C. Effects of Sn4+ solid solubility mechanisms on the electromechanical and energy storage performance of (Ba0.85Ca0.15)(Ti0.92Zr0.08)O3. Materials Horizons, 2026, doi: 10.1039/D5MH01632K.

Logvinkov S., Borysenko O., Kryvobok R., Klochko N., Shabanova H., Korohodska A., Shumeiko V., Voloshchuk V. Thermodynamics of phase equilibria and reaction sintering of microwave ceramic dielectrics in the BaO–TiO2–MgO system. Journal of Nano- and Electronic Physics, 2025, Vol. 17, no. 6, рр. 06031-1-06031-6, doi: 10.21272/jnep.17(6).06031.

Borysenko O., Logvinkov S., Kryvobok R., Shabanova H., Korohodska A. Thermodynamic Modeling of ZrO2–TiO2–MgO System. 2025 IEEE 6th KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek), 2025, рр. 1–4, doi: 10.1109/KhPIWeek61436.2025.11288397.

Gong W., Chen T., Jin Z. Thermodynamic investigation of ZrO2-BaO system. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2007, Vol. 17, no. 2, рр. 232–237, doi: 10.1016/s1003-6326(07)60077-6.

Saenko I., Ilatovskaia M., Savinykh G., Fabrichnaya О. Experimental investigation of phase relations and thermodynamic properties in the ZrO2–TiO2 system. Journal of the American Ceramic Society, 2017, Vol. 101, no. 1. рр. 386–399, doi: 10.1111/jace.15176.

Logvinkov S., Borysenko O., Shabanova H., Korohodska A., Shumejko V., Tsapko N. Topological uncertainty of the tetrahedration of four-component physico-chemical systems. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: New solutions in modern technology. Kharkiv: NTU "KhPI", 2025, no. 4 (26), pp. 30–36, doi:10.20998/2413-4295.2025.04.05.

##submission.downloads##

Опубліковано

2026-04-02

Як цитувати

Borysenko , O. ., Logvinkov , S. ., Kryvobok , R. ., Lisachuk , G. ., & Tymchenko , O. . (2026). ХАРАКТЕРИСТИКА СУБСОЛІДУСНОЇ БУДОВИ СИСТЕМИ BaO–ZrO2–TiO2. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Нові рішення у сучасних технологіях, (1(27), 82–88. https://doi.org/10.20998/2413-4295.2026.01.11