Синтез наноразмерных порошков диоксида циркония и композиций на его основе в термической плазме электродугового плазмотрона

摘要

Получены нанопорошки ZrO_2 и композиций ZrO_2 - MgО и ZrO_2 - Аl_2О_3 окислением дисперсного ZrСl_4 и его смесей с металлами (Мg, Аl) кислородом в плазменном реакторе с ограниченным струйным течением на базе электродугового плазмотрона. Изменение расхода ZrСl_4 и энтальпии потока плазмы позволяет получать нанопорошки с удельной поверхностью 18-32 м~2/г (со средним размером зерна 33 - 58 нм). Получаемые нанопорошки являются полидисперсными, состоят из равноосных частиц округлой формы, и содержат 0,25 - 0,75 масс. % хлора. Зависимость содержания хлора в порошках от расхода хлорида циркония имеет экстремальный характер. Полученные нанопорошки ZrO_2 представляют смесь с приблизительно равным содержанием моноклинной и тетрагональных модификаций диоксида циркония. При окислении смеси ZrСl_4 и Мд в потоке кислородно-аргоновой плазмы получены нанопорошки композиции ZrO_2 - МдО (10 мол. %), с кубической структурой, идентифицированной как Zr_(0.875)Мg_(0.125)О_(1.875). При окислении смеси ZrСl_4 и Аl синтезированы нанопорошки композиции ZrO_2 - Аl_2О_3 (30 масс. %), фазовый состав которых представлен тетрагональной структурой ZrO_2 с примесью моноклинной при отсутствии каких-либо фаз Аl_2О_3, что может быть объяснено образованием в результате размерного эффекта неравновесного твердого раствора Zr - Аl - О с тетрагональной структурой.