СИНТЕЗ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ РАДИАЦИОННО-СТОЙКИХ КЕРАМИК С ВАРИАЦИЕЙ СТЕХИОМЕТРИИ КОМПОНЕНТ КЕРАМИК

В работе представлены результаты получения многокомпонентных теплозащитных радиационно-стойких керамических материалов на основе соединений WO₃–Bi₂O₃–ZnO–TeO₂–CeO₂–ZrO₂ полученные путем механохимического твердофазного синтеза с дальнейшим отжигом при температуре 1000 °С. Введение в структуру допирующих веществ, в виде оксидов металлов, позволяет предотвратить нежелательные структурные изменения керамики, улучшить стойкость и стабильность системы. Выбор синтеза керамик на основе оксида циркония связан с наличием ряда ценных физико-механических свойств вещества, и, как следствие, возможность применения в сфере функциональных материалов для использования в разнообразных технических областях. Процессы фазообразования в многокомпонентных керамиках на основе оксидных тугоплавких соединений (WO₃, Bi₂O₃, ZnO, TeO₂, CeO₂, ZrO₂) были изучены методами сканирующей электронной микроскопии энергодисперсионным и рентгенофазным методами анализа. Используя совокупность представленных методов, были получены следующие результаты, позволяющие всесторонне охарактеризовать исследуемые образцы, а также установить зависимости влияния вариации используемых оксидов на фазовый состав и морфологические особенности керамик. Анализ морфологических параметров показал, что с увеличением концентрации легирующей примеси формируется более плотная структура агломератов, что связано со спеканием частиц при более высоких концентрациях допанта. Согласно полученным результатам энергодисперсионного анализа установлено, что добавление ZrO₂ приводит к небольшому перераспределению элементов в структуре, так атомное содержание Ce, W, Bi, и Te уменьшилось в 2,58; 3,38; 2,12; 1,91 раз соответственно, а атомное содержание Zn увеличилось в 1,32 раза Анализ дифрактограмм показал, что исследуемые образцы WO₃–Bi₂O₃–ZnO–TeO₂–CeO₂–ZrO₂, характеризуются содержанием Zn₃(TeO₆), ZnTeO₃, CeO₂, Bi₂O₃, Bi₂WO₆, ZnWO₄, Ce₅Zr₃O₁₆, ZnO, (Zr_0.98Ce_0.02)O₂ фаз.

1. Gao X. et al. Composition design and preparation of lithium lead titanate (Li2PbxTi1-xO3, 0.1< x< 0.9): A novel tritium breeding ceramic //Nuclear Materials and Energy. – 2024. – P. 101608.

2. Çağlar İ. et al. Gamma radiation shielding properties of some binary tellurite glasses //Journal of Non-Crystalline Solids. – 2021. – Vol. 574. – P. 121139.

3. Zeng S. et al. Enhanced thermal shock resistance of zirconia ceramics with multi-component rare earth and tourmaline addition //Ceramics International. – 2023. – Vol. 49. – No. 11. – P. 18689-18698.

4. Singh G. P. et al. Impact of TiO2 on radiation shielding competencies and structural, physical and optical properties of CeO2–PbO–B2O3 glasses //Journal of Alloys and Compounds. – 2021. – Vol. 885. – P. 160939.

5. Abdolahzadeh T. et al. Novel polyethylene/tungsten oxide/bismuth trioxide/barium sulfate/graphene oxide nanocomposites for shielding against X-ray radiations //International Journal of Radiation Research. – 2023. – Vol. 21. – No. 1. – P. 79–87.

6. Horti N. C. et al. Structural and optical properties of zirconium oxide (ZrO2) nanoparticles: effect of calcination temperature //Nano Express. – 2020. – Vol. 1. – No. 1. – P. 010022.

7. Uribe López M. C. et al. Synthesis and characterization of ZnO-ZrO2 nanocomposites for photocatalytic degradation and mineralization of phenol //Journal of Nanomaterials. – 2019. – Vol. 2019. – P. 1-12.

8. Кадыржанов, Қ. и др. Изучение процессов фазовых превращений в многокомпонентных керамиках на основе тугоплавких оксидов Al2O3, ZrO2, TiO2, WO3, Nb2O5 // Вестник КазАТК. – 2023. – Т. 128. – № 5. – С. 482–492.

9. Wan S. et al. Phase transformation and electrical properties of Bi2O3-based ZnO varistor doped with WO3 // Japanese Journal of Applied Physics. – 2010. – Vol. 49. – No. 6R. – P. 061102.

10. Lomakin M. S. et al. Pyrochlore phase in the Bi2O3– Fe2O3–WO3–(H2O) system: Physicochemical and hydrodynamic aspects of its production using a microreactor with intensively swirled flows // Advanced Powder Technology. – 2023. – Vol. 34. – No. 7. – P. 104053.

11. Ramarao S. D. et al. Structural, morphological and microwave dielectric studies on microwave sintered ZnWO4 ceramic compounds // Ceramics International. – 2023. – Vol. 49. – No. 14. – P. 23075–23081.

12. Равдель А.А. и др. Краткий справочник физикохимических величин. Издание девятое / Под ред. А.А. Равдель и А.М. Понаморевой. – СПБ.: Специальная литература. – 1998 – C. 232.

13. The open quantum materials database: [Электронный ресурс]. URL: https://oqmd.org. (Дата обращения: 20.02.2024).