Nd2Zr2O7 КЕРАМИКАСЫН БАҒЫТТАЛҒАН МОДИФИКАЦИЯЛАУ ЖӘНЕ БЕРІКТЕНДІРУ ҮШІН ТҰРАҚТАНДЫРУШЫ ҚОСПАЛАРДЫ ҚОЛДАНУ

Бұл жұмыста Y₂O₃ тұрақтандырылған Nd₂Zr₂O₇ керамика өндірісіне байланысты тәжірибелік жұмыстардың нәтижелері берілген, оларды таңдау дисперсті ядролық отынның инертті матрицалары үшін материалдар ретінде пайдаланудың үлкен болашағына байланысты. Nd₂Zr₂O₇ керамикасының құрылымдық және беріктік параметрлерінің өзгеруіне Y₂O₃ түріндегі тұрақтандырғыш қоспалардың әсер ету тиімділігін анықтауға бағытталған тәжірибелер барысында тұрақтандырушы қоспалар концентрациясының 0,1 М-ден жоғары жоғарылауы, құрылымында Y₂Zr₂O₇ түйіршіктері түріндегі қосындылардың түзілуіне әкеледі, олардың түзілуі жоғары температурада күйдіру кезінде цирконий диоксидіндегі полиморфты түрлендірулердің әсерлерімен байланысты. Цирконий катиондарын иттрий катиондарымен алмастыру керамика құрамындағы оттегі бос орындарының концентрациясының жоғарылауына әкелетіні анықталды, оның концентрациясының өзгеруі тұрақтандырғыш қоспаның жоғары концентрацияларында пайда болатын құрылымдағы фазалық өзгерістермен де байланысты. Бұл жағдайда тұрақтандырғыш қоспалардың оңтайлы концентрациясы 0,15 М концентрациясы болып табылады, бұл кезде құрылымдық және беріктік параметрлерінің арақатынасы олардың беріктік сипаттамалары жоғары дисперсті ядролық отынның инертті матрицалары үшін материалдар ретінде әлеуетті қолданылуын анықтайтын оңтайлы мәндерге ие болады.

1. Vijayan D. et al. Development, characterization, and properties of LnSmZr2O7 (Ln= Dy, Ho, Yb) defect fluorite functional ceramics // Materials Chemistry and Physics. – 2023. – Vol. 307. – P. 128085.

2. Xuechao T. I., Weimin L. I. Study on the phase evolution of Nd 3+-doped zirconolite ceramics (Ca1-xNdxZrTi2O7+x/2) // Nonferrous Metals Science and Engineering. – 2024. – Vol. 15, No. 2. – P. 302–310.

3. Tong Y. et al. A study of Eu-doped La2Zr2O7 nanocrystals prepared by salt-assistant combustion synthesis // Journal of alloys and compounds. – 2013. – Vol. 550. – P. 268– 272.

4. Choudhary B. et al. Effect of sintering temperature on the transport properties of La2Ce2O7 ceramic materials // Ceramics International. – 2022. – Vol. 48, No. 5. – P. 6758–6766.

5. Matzke H. Radiation damage in nuclear fuel materials: the “rim” effect in UO2 and damage in inert matrices for transmutation of actinides // Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, B. – 1996. – Vol. 116, No. 1-4. – P. 121–125.

6. D'Agata E. et al. The behaviour under irradiation of molybdenum matrix for inert matrix fuel containing americium oxide (CerMet concept) // Journal of Nuclear Materials. – 2015. – Vol. 465. – P. 820–834.

7. Matzke H. Radiation effects in nuclear fuels // Radiation Effects in Solids. – Dordrecht: Springer Netherlands, 2007. – P. 401–420.

8. Ledergerber G. et al. Inert matrix fuel for the utilisation of plutonium // Progress in Nuclear Energy. – 2001. – Vol. 38, No. 3-4. – P. 301–308.

9. Singh Y. et al. Investigation of local structure and phase recovery in an irradiated Nd 2 Zr 2 O 7 pyrochlore // Journal of Materials Chemistry C. – 2024. – Vol. 12, No. 34. – P. 13525–13536.

10. Qing Q. et al. Irradiation response of Nd2Zr2O7 under heavy ions irradiation // Journal of the European Ceramic Society. – 2018. – Vol. 38, No. 4. – P. 2068–2073.

11. Ferrigno J., Adnan S., Khafizov M. Influence of point defect accumulation on in-pile thermal conductivity degradation: Fuel rod defect distribution and deviation between in-pile and post irradiation thermal conductivity // Journal of Nuclear Materials. – 2023. – Vol. 573. – P. 154108.

12. Eriksen T. E., Shoesmith D. W., Jonsson M. Radiation induced dissolution of UO2 based nuclear fuel–A critical review of predictive modelling approaches // Journal of Nuclear Materials. – 2012. – Vol. 420, No. 1–3. – P. 409– 423.

13. Hurley D. H. et al. Thermal energy transport in oxide nuclear fuel // Chemical reviews. – 2021. – Vol. 122, No. 3. – P. 3711–3762.

14. Ghosh B. et al. Defect Engineering in Composition and Valence Band Center of Y2 (Yx Ru1–x) 2O7− δ Pyrochlore Electrocatalysts for Oxygen Evolution Reaction // Journal of the American Chemical Society. – 2024. – P. 1–10.

15. Sharma S. K. et al. Response of nonstoichiometric pyrochlore composition Nd1. 8Zr2. 2O7. 1 to electronic excitations // Journal of the American Ceramic Society. – 2024. – Vol. 107, No. 1. – P. 561–575.

16. Fedorov P. P., Yarotskaya E. G. Zirconium dioxide. Review // Конденсированные среды и межфазные границы. – 2021. – Vol. 23. – No. 2 (eng). – P. 170–188.

17. Ghazanfari A. et al. Additive manufacturing and mechanical characterization of high density fully stabilized zirconia // Ceramics International. – 2017. – Vol. 43, No. 8. – P. 6082–6088.

18. Sktani Z. D. I. et al. Effects of additives additions and sintering techniques on the microstructure and mechanical properties of Zirconia Toughened Alumina (ZTA): A review // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. – 2022. – Vol. 106. – P. 105870.

19. Hevorkian E. et al. Effect of the sintering parameters on the structure and mechanical properties of zirconia-based ceramics // Ceramics International. – 2024. – Vol. 50, No. 19. – P. 35226–35235.

20. Jang K. J. et al. Effect of the volume fraction of zirconia suspensions on the microstructure and physical properties of products produced by additive manufacturing // Dental Materials. – 2019. – Vol. 35, No. 5. – P. e97–e106.

21. Yu T. et al. Extrusion-based additive manufacturing of yttria-partially-stabilized zirconia ceramics // Ceramics International. – 2020. – Vol. 46, No. 4. – P. 5020–5027.

22. A.L. Kozlovskiy, M. Kabiyev Study of the effect of variations in the MgO dopant on changes in the structural, strength and thermophysical parameters of Nd2Zr2O7 ceramics// ES Materials & Manufacturing (2024). – P.1–10.