КҮЙДІРУ ТЕМПЕРАТУРАСЫНЫҢ ZrO₂ КЕРАМИКАЛАРЫНДАҒЫ ҚҰРЫЛЫМДЫҚ ӨЗГЕРІСТЕРГЕ ӘСЕРІ

Зерттелген механикалық белсендірілген ZrO2 керамикаларының құрылымдық параметрлеріне жүргізілген кешенді талдау нәтижесінде құрылымның барынша біртектілігін, құрылымдық реттелудің жоғары дәрежесін және қалдық механикалық кернеулердің ең төменгі концентрациясын қамтамасыз ететін термиялық өңдеудің оңтайлы температуралық аралығы анықталды. Рентгендік дифракция және Раман спектроскопиясы әдістерін қолдана отырып, керамикадағы құрылымдық өзгерістерге талдау жүргізілді. Талдау нәтижесінде күйдіру температурасының жоғарылауы механикалық индукцияланған кернеулердің ішінара босаңсуына және оттегі вакансияларының қайта бөлінуіне әкелетіні анықталды. Сонымен қатар, зерттелген күйдіру температураларының барлық диапазонында қарқынды механикалық қысым немесе оттегі бос орындарының көп болуы жағдайында цирконий диоксидіне тән фазалық полиморфты трансформация процестерінің инициализациясы байқалмайды. Алынған деректерді талдау 1000–1100 °C күйдіру температурасында құрылымда деформация қалдық кернеулерінің және механикалық әсерден пайда болған күшті бұзылу аймақтарының болуымен байланысты күрделі ақаулар басым болатынын көрсетті. Күйдіру температурасы 1200–1300 °C дейін көтерілген кезде құрылымдағы ақаулардың бірдей ықтимал таралуы байқалады. Ал 1400 °C жоғары температурада F+ – орталықтары мен VO – вакансияларының басым болуы байқалады. Олардың концентрациясының артуы ақаулардың ішінара релаксациясына және оттегі вакансияларының пайда болуына байланысты құрылымдық реттіліктің артуымен байланысты.

1. Qi, B., Liang, S., Li, Y., Zhou, C., Yu, H., & Li, J. (2022). ZrO2 matrix toughened ceramic material‐strength and toughness. Advanced Engineering Materials, 24(6), 2101278.

2. Xing, H., Zou, B., Li, S., & Fu, X. (2017). Study on surface quality, precision and mechanical properties of 3D printed ZrO2 ceramic components by laser scanning stereolithography. Ceramics International, 43(18), 16340-16347.

3. Gautam, C., Joyner, J., Gautam, A., Rao, J., & Vajtai, R. (2016). Zirconia based dental ceramics: structure, mechanical properties, biocompatibility and applications. Dalton transactions, 45(48), 19194-19215.

4. Hussien, Z. Y., Moften, A. Q., & Abdulrehman, M. A. (2025). Review of zirconia (ZrO₂) biomedical applications: Advanced manufacturing techniques and materials properties. Revue des Composites et des Materiaux Avances, 35(2), 345.

5. Zhang, X., Li, W., Hong, C., Han, W., & Han, J. (2008). A novel development of ZrB2/ZrO2 functionally graded ceramics for ultrahigh-temperature application. Scripta Materialia, 59(11), 1214-1217.

6. He, Q., Wang, L., Chang, L., Chen, J., & Zeng, Y. (2025). Superhydrophobic surface modification of 3D-printed ZrO2 ceramics: Structural design and wear resistance investigation. Ceramics International, 51(21), 33966-33976.

7. Chauhan, V., Gupta, D., Upadhyay, S., Ram, J., Kumar, S., & Kumar, R. (2021). Advancement of High-k ZrO2 for Potential Applications: A Review. Indian Journal of Pure & Applied Physics, 593(12), 811.

8. Jin, L., Zhou, G., Shimai, S., Zhang, J., & Wang, S. (2010). ZrO2-doped Y2O3 transparent ceramics via slip casting and vacuum sintering. Journal of the European Ceramic Society, 30(10), 2139-2143.

9. Vollath, D., Fischer, F. D., Hagelstein, M., & Szabó, D. V. (2006). Phases and phase transformations in nanocrystalline ZrO2. Journal of nanoparticle research, 8(6), 10031016.

10. Fu, L., Li, B., Xu, G., Huang, J., Engqvist, H., & Xia, W. (2021). Size-driven phase transformation and microstructure evolution of ZrO2 nanocrystallites associated with thermal treatments. Journal of the European Ceramic Society, 41(11), 5624-5633.

11. Fu, L., Li, L., Cheng, Y., Wang, B., & Wu, H. (2023). Influences of powder morphology on the densification and microstructure of a ZrO2‐based nanocrystalline glass–ceramic. Journal of the American Ceramic Society, 106(1), 722-737.

12. Bocanegra-Bernal, M. H., & De La Torre, S. D. (2002). Phase transitions in zirconium dioxide and related materials for high performance engineering ceramics. Journal of materials science, 37(23), 4947-4971.

13. Rittidech, A., Somrit, R., & Tunkasiri, T. (2013). Effect of adding Y2O3 on structural and mechanical properties of Al2O3–ZrO2 ceramics. Ceramics international, 39, S433S436.

14. Hussain, I., Barimah, E. K., Iqbal, Y., Jose, G., Zeb, A., & Muhammad, R. (2021). Mechanical and optical properties of ZrO2 doped silicate glass ceramics. Silicon, 13(3), 877-883.

15. Guo, H., Guo, J., Baker, A., & Randall, C. A. (2017). Cold sintering process for ZrO2‐based ceramics: significantly enhanced densification evolution in yttria‐doped ZrO2. Journal of the American Ceramic Society, 100(2), 491-495.

16. Lee, S. G., & Kang, D. S. (2003). Dielectric properties of ZrO2-doped (Ba, Sr, Ca) TiO3 ceramics for tunable microwave device applications. Materials Letters, 57(9-10), 1629-1634.

17. Aktas, B., Tekeli, S., & Salman, S. (2016). Improvements in microstructural and mechanical properties of ZrO2 ceramics after addition of BaO. Ceramics International, 42(3), 3849-3854.

18. Zhang, K., He, R., Ding, G., Feng, C., Song, W., & Fang, D. (2020). Digital light processing of 3Y-TZP strengthened ZrO2 ceramics. Materials Science and Engineering: A, 774, 138768.

19. Zhu, X., Hou, G., Ma, J., Zhang, X., An, Y., Zhou, H., & Li, W. (2024). Effect of Y2O3 doping content on phase composition, mechanical properties and cavitation erosion performance of ZrO2 ceramics. Ceramics International, 50(9), 14718-14730.

20. Vojtko, M., Puchy, V., Múdra, E., Milkovič, O., & Kovalčíková, A. (2020). Coarse-grain CeO2 doped ZrO2 ceramic prepared by spark plasma sintering. Journal of the European Ceramic Society, 40(14), 4844-4852.