Фазовые переходы

Фазовые переходы в моноклинном ZrO$_2$

В. П. Горелов, С. А. Беляков, Р. К. Абдурахимова

Институт высокотемпературной электрохимии УРО РАН, Екатеринбург, Россия

Аннотация: Диоксид циркония ZrO$_2$ относится к важнейшим современным материалам, но его использование сталкивается с проблемой сложного полиморфизма. Общепринятым считается, что при нормальных условиях он существует в моноклинной форме $P2_1/c$ (N 14), которая при нагреве выше 1000$^\circ$С испытывает растянутое мартенситное превращение в тетрагональную форму $P4_2/nmc$ (N 137). Однако теоретико-групповой анализ запрещает прямой переход между указанными пространственными группами и требует, как минимум, двух промежуточных форм. Эксперимент, проведенный в настоящей работе с использованием структурно-чувствительных методов (дилатометрия и электропроводность), действительно выявил существование особых точек на температурных зависимостях расширения и проводимости в области температур 350 $\pm$ 20 и 730 $\pm$ 20$^\circ$С. Это согласуется с литературными данными, демонстрирующими особые точки на температурных зависимостях параметров моноклинной решетки ZrO$_2$. По данным дилатометрии, указанные переходы являются фазовыми переходами второго рода, что коррелирует с полученными данными спектроскопии комбинационного рассеяния света (измерение при температурах до 900$^\circ$С в интервале 60–900 cm$^{-1}$), показывающими, что локальная структура изменяется слабо, следовательно, переходы протекают в рамках моноклинной сингонии.

Ключевые слова: ZrO$_2$, моноклинные фазы, фазовые переходы, дилатометрия, электропроводность, КРС.

Поступила в редакцию: 30.11.2022
Исправленный вариант: 30.11.2022
Принята в печать: 06.12.2022

DOI: 10.21883/FTT.2023.03.54747.541

Реферативные базы данных:

•