Трансформационно-индуцированная пластичность наноструктурированной композиционной керамики на основе диоксида циркония тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Овчинников Пётр Николаевич

• Овчинников Пётр Николаевич
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Овчинников Пётр Николаевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРННЫЙ ОБЗОР, ПОСВЯЩЕННЫЙ АНАЛИЗУ ВЗАИМОСВЯЗИ СОСТАВА, СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ

ЦИРКОНИЕВЫХ КЕРАМИК

1.1. Керамики, их применение и роль наноструктурного дизайна

1.2. Классическое изготовление керамики

1.2.1. Традиционное прессование порошка (CPP)

1.2.2. Традиционные коллоидные методы (CCT)

1.3. Циркониевая керамика

1.3.1. Структура и фазовый состав циркониевой керамики

1.3.2. Трансформационный механизм упрочнения циркониевой керамики

1.3.3. Низкотемпературная деградация механических свойств

ZrO2

1.4. Композиционные керамики на основе диоксида циркония

1.4.1. Циркониевая керамика, упрочненная оксидом алюминия (ATZ керамика)

1.4.2. Дисперсионный механизм упрочнения циркониевой керамики

1.4.3. Механизм переноса нагрузки при армировании керамик вискерами или волокнами субмикрометрового или нанометрового сечения

1.4.4. Композиционная ATZ+SiO2 керамика. Возможность образования наноразмерных кремнийсодержащих слоев

1.4.5. Трансформационно-индуцированная пластичность при комнатной температуре композиционной керамики на основе диоксида циркония

1.5. Постановка задачи исследования

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Методика изготовления образцов ЛТ/Б керамики с наноразмерными кремнийсодержащими слоями

2.2. Методика исследования фазового состава, микро- и

наноструктуры и механических свойств ЛТ/Б керамики

ГЛАВА 3. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И МИКРО- И

НАНОСТРУКТУРА КОМПОЗИЦИОННОЙ ЦИРКОНИЕВОЙ КЕРАМИКИ

3.1. Испытание на растяжение методом «Бразильского теста» композиционной кремнийсодержащей ATZS керамики

3.2. Испытание на сжатие наноструктурированной композиционной ЛТ/Б керамики

3.3. Сравнение механических свойств наноструктурированной кремнийсодержащей ЛТ/Б керамики и керамики Л1ёйе Л171г

3.4. Микро- и наноструктура и рельеф поверхности исходной и деформированной одноосным сжатием кремнийсодержащей ЛТ/Б

керамики

3.5. Испытания композиционной циркониевой керамики с наноструктурными кремнийсодержащими слоями на сжатие с различной скоростью деформации

3.6. Выводы по Главе

ГЛАВА 4. ТЕТРАГОНАЛЬНО-МОНОКЛИННЫЕ ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ КАК МЕХАНИЗМ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ КОМПОЗИЦИОННОЙ ЦИРКОНИЕВОЙ КЕРАМИКИ С НАНОРАЗМЕРНЫМИ

КРЕМНИЙСОДЕРЖАЩИМИ СЛОЯМИ

4.1. Фазовый состав композиционной циркониевой керамики с наноразмерными кремнийсодержащими слоями на разных стадиях деформации одноосным сжатием

4.2. Термостимулированное восстановление фазового состава наноструктурированной композиционной керамики после механо-

индуцированных тетрагонально-моноклинных превращений диоксида

циркония

4.3. Выводы по Главе

ГЛАВА 5. МОДЕЛЬНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ НАНОСТРУКТУРИРОВАННОЙ КОМПОЗИЦИОННОЙ ЦИРОКНИЕВОЙ КЕРАМИКИ С ДОБАВКОЙ 8102 В УСЛОВИЯХ ОДНООСНОГО СЖАТИЯ ПРИ КОМНАТНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ

5.1. Соотношение предела прочности на сжатие и критических напряжений, индуцирующих тетрагонально-моноклинные превращения диоксида циркония, наноструктурированных АТ/Б керамик

5.2. Влияние межзеренных наноразмерных кремнийсодержащих прослоек на механо-индуцированную трансформируемость

тетрагональной фазы диоксида циркония

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение 1. Патент. Способ получения двухслойной композиционной керамики на основе диоксида циркония, обладающей запасом

пластичности и высокими значениями твердости и износостойкости

Приложение 2. Акт использования результатов диссертационной работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Трансформационно-индуцированная пластичность наноструктурированной композиционной керамики на основе диоксида циркония»

ВВЕДЕНИЕ Актуальность темы исследования

Циркониевая керамика и композиты на ее основе имеют широчайшую область практических приложений от термобарьерных покрытий до твердотельных топливных элементов и от имплантатов до бронеэлементов. Такое разнообразие практических приложений обусловлено сочетанием термической, химической и радиационной стойкости, а также биоинертности с уникальным комплексом механических свойств. Наиболее высокие соотношения твердости, вязкости разрушения, пределов прочности и износостойкости достигнуты в циркониевой керамике (стабилизированной в тетрагональной фазе), упрочненной оксидом алюминия, (ATZ) благодаря трансформационному и дисперсионному механизмам упрочнения.

Существенным недостатком циркониевых и ATZ керамик является их хрупкость при температурах ниже 450 - 500 oC, обусловленная отсутствием дислокационной подвижности. Снижению хрупкости может способствовать введение специальных добавок и наноструктурный дизайн. В связи с этим, особый интерес вызывает трансформационно-индуцированная пластичность (TRIP) при комнатной температуре композиционных циркониевых керамик, которую в последние полтора десятилетия активно исследуют несколько коллективов. TRIP наблюдали в циркониевых и ATZ керамиках, легированных специальными добавками (SrAli2Üi9, Ca(NÜ3)2, Sr(NÜ3)2 и др.) при их деформации изгибом. Тетрагонально-моноклинные превращения диоксида циркония протекают (с увеличением объема) в той области композита, где действуют растягивающие напряжения, способствуя сохранению его целостности. Введение в ATZ керамику добавки SiÜ2 (в концентрациях 4 - 5 мол.%) обеспечивает ей 75-процентное увеличение вязкости разрушения за счет повышения трансформируемости тетрагональной фазы i-ZrO2. Это позволяет ожидать повышенных значений прочностных характеристик и TRIP в кремнийсодержащей ATZS керамике. Несмотря на большой объем накопленных экспериментальных данных, роль специальных добавок в трансформационно-индуцированной

пластичности композиционной циркониевой керамики до сих пор остается дискуссионной. Вышеизложенное определяет актуальность выбранного направления исследований - разработка составов и дизайн микро- наноструктуры кремнийсодержащих АТ/Б керамик, сочетающих высокую прочность и способность пластически деформироваться при комнатной температуре, а также развитие физических представлений о трансформационно-индуцированной пластичности композиционных циркониевых керамик.

Цель работы: разработка состава наноструктурированной композиционной циркониевой керамики, сочетающей высокие показатели механических свойств с трансформационно-индуцированной пластичностью, комплексное исследование ее структурно-фазовых преобразований и развитие физических представлений о механизмах проявления пластичности при комнатной температуре.

Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:

1. Адаптировать метод «Бразильского теста» для диагностики предела прочности на растяжение композиционных керамик на основе /г02. Исследовать методом «Бразильского теста» закономерности влияния добавки диоксида кремния (в диапазоне от 0 до 6 мол.%), образующего наноразмерные межзеренные прослойки, на предел прочности на растяжение ог и на предельную деформацию при растяжении ег циркониевой керамики (стабилизированной оксидом кальция), упрочненной оксидом алюминия (АТ/Б керамики).

2. Экспериментально исследовать закономерности влияния концентрации диоксида кремния (в диапазоне от 0 до 6 мол.%) на характер деформации и прочностные характеристики наноструктурированной кремнийсодержащей АТ/Б керамики в процессе одноосного сжатия при комнатных температурах. Определить диапазон концентраций Б102 в АТ/Б керамике, при котором она может не упруго деформироваться при комнатных температурах.

3. Установить физическую природу доминирующего механизма не упругой деформации наноструктурированной кремнийсодержащей АТ/Б керамики в процессе одноосного сжатия при комнатной температуре.

4. Экспериментально оценить возможность восстановления наноструктурных особенностей (средних размеров кристаллитов /-7г02) и/или фазового состава пластически деформированной кремнийсодержащей ЛТ/Б керамики и ее способности к повторной пластической деформации посредством термической обработки.

5. Детально исследовать микро- и наноструктуру, рельеф поверхности и фазовый состав кремнийсодержащей ЛТ/Б керамики на характерных стадиях деформирования одноосным сжатием при комнатной температуре и последующей термообработки.

6. С привлечением методов сканирующей электронной микроскопии высокого разрешения и энергодисперсионного микроанализа установить наноструктурные особенности распределения кремния (кремнийсодержащих соединений) по объему ЛТ/Б керамики.

7. Развить модельные представления о роли диоксида кремния и формируемых им наноструктурных особенностей в комплексном улучшении механических свойств композиционных керамик на основе /г02 и в трансформационно-индуцированной пластичности при комнатной температуре.

Объект исследования: наноструктурированная циркониевая керамика (стабилизированная оксидом кальция), упрочненная оксидом алюминия, с добавлением диоксида кремния (ЛТ/Б керамика).

Предмет исследования: повышение пределов прочности на растяжение и на сжатие, предельных деформаций, сочетающееся трансформационно-индуцированной пластичностью кремнийсодержащей ЛТ/Б керамики.

Для достижения сформулированной цели и решения поставленных задач были использованы следующие методы исследований: диагностика механических свойств методами одноосного сжатия, «Бразильского теста», микро-и наноиндентирования; визуализация микроструктуры и рельефа поверхности с использованием высокоразрешающей сканирующей электронной микроскопии и профилометрии соответственно; элементный анализ локальных (наноразмерных)

участков методом энергодисперсионной спектроскопии; анализ фазового состава и областей когерентного рассеяния методами рентгеновской дифрактометрии.

Научная новизна результатов исследования заключается в том, что впервые:

- Показано, что разработанная высокоплотная композиционная керамика на основе диоксида циркония с кремнийсодержащими прослойками нанометровой толщины (АТ/Б керамика), способна к пластической деформации в процессе одноосного сжатия при комнатной температуре.

- Установлены закономерности (демонстрирующие наличие максимумов) влияния концентрации добавки Б102 на пределы прочности на растяжение и на сжатие, а также на значения предельных деформаций наноструктурированных АТ/Б керамик. Методом многоциклового наноиндентирования установлена концентрация Б102 (Сбю2 = 4 мол.%), при которой наблюдается максимальное повышение механо-индуцированной трансформируемости тетрагональной фазы диоксида циркония в АТ/Б керамике.

- Показано, что пластичность наноструктурированной АТ/Б керамики при одноосном сжатии обусловлена 1-/г02^ш-/г02 фазовыми превращениями. В интервале концентраций добавки диоксида кремния 0 < Сб102 < 2 мол.% прочность на сжатие АТ/Б керамики пропорциональна вязкости разрушения (в соответствии с соотношением Гриффитса), а в интервале 2 < Сб102 < 5 мол.% прочность лимитируется напряжением, индуцирующим ?-7г02 ^ т-/г02 превращения, эквивалентным (численно равным) пределу упругости.

- Установлена взаимосвязь структуры, фазового состава и механических свойств АТ/Б керамики. Показано, что повышение механо-индуцированной /-7г02^т-7г02 трансформируемости и, как следствие, повышение прочности и появление пластичности, обеспечивается формированием наноразмерных кремнийсодержащих слоев на границах зерен /-7г02.

- Предложены и верифицированы модельные представления о формировании кремнийсодержащих прослоек нанометровой толщины на границах зерен /-7г02, препятствующих зарождению и распространению трещин

и способствующих повышению роли механизма трансформационного упрочнения и трансформационно-индуцированной пластичности ATZS керамик.

Практическая значимость результатов работы:

- Обоснована и экспериментально подтверждена возможность использования метода «Бразильского теста» для диагностики предела прочности на растяжение цилиндрических образцов композиционных циркониевых керамик малого диаметра и толщины (d ~ 7 мм, h ~ 2 мм). С использованием «Бразильского теста» обнаружено увеличение прочности на растяжение и предельной деформации наноструктурированной кремнийсодержащей ATZS керамики (на 18 % и 40 % соответственно) при концентрации CSiO2 = 5 мол.%.

- Установлены рациональная концентрация добавки SiO2 и режимы изготовления наноструктурированной ATZS керамики, обеспечивающие ей повышение предела прочности на сжатие и предельной деформации (на 24 % и 55 % соответственно), сочетающееся с появлением трансформационно-индуцированной пластичности при комнатной температуре.

- Обосновано и экспериментально подтверждено восстановление способности пластически деформированной наноструктурированной ATZS керамики к повторной пластической деформации посредством термического отжига (температура T = 1200 oC, длительность t = 1 ч).

- Установленные закономерности влияния концентрации добавки диоксида кремния на комплекс механических свойств ATZS керамики, в том числе, на трансформационно-индуцированную пластичность (TRIP), а также развитые модельные представления о роли наноструктурных кремнийсодержащих слоев в TRIP могут служить физической основой для практических рекомендаций по изготовлению изделий из ATZS керамики с улучшенными служебными характеристиками и повышенным ресурсом.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Введение добавки диоксида кремния в наноструктурированную композиционную циркониевую керамику (стабилизированную оксидом кальция),

упрочненную оксидом алюминия, обеспечивает повышение предела прочности на растяжение и предельной деформации (на 18 % и 40 % соответственно при концентрации CsiO2 = 5 мол.%) и предела прочности на сжатие и предельной деформации (на 24 % и 55 % соответственно при концентрации CSiO2 = 2 мол.%), а также появление пластической составляющей деформации при одноосном сжатии (в интервале концентраций 2 мол.% < CsiO2 < 5 мол.%) (п.п. 3.1 и 3.7 паспорта специальности 2.6.6).

2. Пластическая составляющая деформации кремнийсодержащей ATZS керамики при одноосном сжатии обусловлена механо-индуцированными тетрагонально-моноклинными фазовыми превращениями диоксида циркония, протекающими в субмикроскопических объемах композита за счет формирования на границах зерен t-ZrO2 наноразмерных слоев, содержащих Si (п.п. 3.3 и 3.7).

3. Термический отжиг (температура T = 1200 оС, длительность t = 1 ч) пластически деформированной кремнийсодержащей наноструктурированной ATZS керамики способствует восстановлению исходно высокого содержания тетрагональной фазы диоксида циркония в композите, увеличению среднего размера кристаллитов t-ZrO2 (от ~25 нм до ~75 нм) и, как следствие, способности к повторной пластической деформации одноосным сжатием при комнатной температуре (п. 3.7).

4. Формирование наноразмерных кремнийсодержащих слоев на границах зерен t-ZrO2 при введении SiO2 в ATZ керамику вызывает изменение ее функциональных свойств - трансформационно-индуцированную пластичность, обусловленную снижением высоты энергетического барьера для механо-индуцированных тетрагонально-моноклинных превращений диоксида циркония (п. 3.7).

Достоверность представленных экспериментальных результатов обеспечивается использованием современного высокотехнологичного оборудования, стандартных и общепринятых методов исследования, непротиворечивостью при сравнении с известными литературными данными, а также хорошей воспроизводимостью.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на всероссийских и международных конференциях: LXIV, LXV, LXVIII Международных конференциях «Актуальные проблемы прочности» (г. Екатеринбург, 2022, г. Витебск, 2022, 2024); Международном симпозиуме «Перспективные материалы и технологии» (г. Минск, 2021, 2023); Второй Международной Конференции «Физика конденсированных состояний» (г. Черноголовка, 2021); Международной конференции Физика. СПб (г. Санкт-Петербург, 2021); V Всероссийской научно-технической конференции «Высокотемпературные керамические композиционные материалы и защитные покрытия» (г. Москва, 2022); Всероссийской научной конференции МФТИ в честь 115-летия Л.Д. Ландау (г. Москва, 2023); XIII Международной конференции «Фазовые превращения и прочность кристаллов» (г. Черноголовка, 2024).

Публикации. По материалам диссертационного исследования опубликовано 20 печатных работ (из них 10 тезисов докладов и 10 статей из которых 3 опубликовано в журналах из перечня ВАК, 9 - в изданиях, индексируемых в базах данных Web of Science и/или Scopus, из них 2 в журналах Q1), а также получен 1 патент РФ.

Личный вклад автора в работу. Автор участвовал в постановке целей и задач исследования, проведении анализа литературных источников, создании необходимых экспериментальных условий. Самостоятельно изготавливал образцы и принимал непосредственное участие в выполнении экспериментальной части исследований. Активно участвовал в анализе, интерпретации и публикации полученных результатов, а также формулировке выводов и научных положений, выносимых на защиту.

Благодарности.

Работа выполнена с использованием оснащения ЦКП научным оборудованием ТГУ имени Г.Р. Державина. Автор выражает благодарность сотрудникам ЦКП, НОЦ «Нанотехнологии и наноматериалы» и кафедры теоретической и экспериментальной физики за помощь в проведении части экспериментов и полезное обсуждение полученных результатов.

Диссертационная работа выполнена при частичной поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках государственного задания (Код (шифр) научной темы: FEMG-2025-0008, Регистрационный номер научной темы: 1025060900005-2-2.5.1).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и списка цитируемой литературы, включающего 162 ссылки, и 2 приложений. Диссертация изложена на 140 страницах, включает 2 таблицы и 54 рисунка.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРННЫЙ ОБЗОР, ПОСВЯЩЕННЫЙ АНАЛИЗУ ВЗАИМОСВЯЗИ СОСТАВА, СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ЦИРКОНИЕВЫХ

КЕРАМИК

1.1. Керамики, их применение и роль наноструктурного дизайна

Первые упоминания о керамических материалах и способах их получения зафиксированы за 5 тысячелетий до н.э. [1]. Термин «керамика» имеет древнегреческое происхождение («керамос» - обожженная глина). Развитие производства керамики во многом связано с расширением спектра материалов, которые использовали для ее изготовления: оксиды, карбиды, нитриды и т.д. Со временем, керамика становится высокотехнологичной, расширяется спектр ее применения за счет широкой вариативности физических свойств, а также устойчивости к термическим, химическим и радиационным воздействиям.

Функционал большинства керамических изделий определяется механическими и трибологическими свойствами материала. Эти свойства находятся в сильной зависимости от состава и микроструктуры керамик и могут варьироваться в широких пределах. В качестве примера, на Рисунке 1.1. приведены в соответствии основные механические характеристики нескольких керамических материалов.

Рисунок 1.1 - Диаграммы, демонстрирующие соотношения значений пределов прочности на изгиб, твердости и вязкости разрушения нескольких керамических материалов. Адаптировано из [2]

Представленные диаграммы наглядно свидетельствуют о том, что циркониевая керамика, стабилизированная в тетрагональной фазе оксидом иттрия (У-Т2Р) «проигрывая» в твердости остальным перечисленным керамикам существенно их превосходит по прочностным свойствам (в частности, по пределу прочности на изгиб) и по вязкости разрушения («трещиностойкости»).

Вместе с тем, для многих практических приложений важную роль играют электрофизические свойства керамик. Подчеркнем, что керамики разных составов могут проявлять как диэлектрические, так и сверхпроводящие свойства, чем и определяется широкий спектр изделий, для которых определяющими являются электрофизические свойства, сочетающиеся с замечательными механическими показателями [3 - 5].

Варьирование состава керамик позволяет управлять множеством других физико-химических свойств. Основные области применения керамических материалов и их химический состав приведены в Таблице 1, адаптированной из

Таблица 1 - Основные области применения керамических материалов и их

химический состав [6]

Применение Материал

Двигатели различного назначения

Газовые турбины Нитрид кремния, карбид бора

Дизельные двигатели Диоксид циркония, нитрид кремния, оксид алюминия

Станкоинструментальная промышленность

Инструменты и абразивы Нитриды бора, кремния; карбиды кремния, бора, вольфрама; оксид алюминия, сиалоны

Подшипники и узлы Дисилицид молибдена, оксид алюминия, нитрид кремния

Машиностроение

Силовые элементы конструкций, ударопрочные элементы Композиты: керамика-керамика, углерод-керамика, полимеры-керамика

Энергетика

Теплообменники и рекуператоры Оксиды алюминия и кремния, карбид

кремния

Металлургия

Футеровка промышленных печей и Оксид магния, муллит, композит

металлургической оснастки корунд-графит, карбид кремния

Нагреватели Хромит лантана, композит углерод-углерод, диоксид циркония, карбид кремния, дисилицид молибдена

Химическая промышленно сть

Детали аппаратов, носители катализаторов, фильтры Хромит лантана, диоксид циркония

Ядерная энергетика

Детали конструкций Оксиды бериллия и алюминия, карбид бора

Электротехника

Электроизоляторы Оксид алюминия

Теплоотводы Нитрид алюминия, оксиды алюминия и бериллия

Строительство

Элементы конструкций и Базальтовые волокна, минеральная вата

теплоизоляции

Медицина

Зубные и костные протезы Диоксид циркония, оксид алюминия, нитрид титана, гидроксиапатит, фосфат кальция

Фильтры для искусственных Оксиды алюминия и циркония, нитрид

органов титана

Электроника

Изолирующие детали к Оксиды алюминия и бериллия, нитрид

микросхемам кремния

Пьезоэлектрики, сегнетоэлектрики Цирконаты, ниобаты, титанаты, оксид кремния

Элементы электронных ламп Гексаборид лантана, оксиды

(катоды), экраны редкоземельных элементов

Радиотехника

Конденсаторы, ферриты, резисторы Оксиды железа, бария и магния

Информационные технологии

Датчики различного типа Смеси оксидов переходных металлов и

(температуры, ионов, газовые, редкоземельных элементов, смеси

акустических волн, магнитного оксидов 2-4 групп, диоксид циркония

поля и т.п.), запись и передача информации (оптическая или магнитная)

Оптика

Лазерные элементы Оксиды алюминия и циркония, сложные оксиды

Оптические среды Оксиды алюминия, иттрия и элементов 1-4 групп

Световоды Диоксид кремния, стёкла на основе оксидов элементов 1-2 групп

Высокотемператур рные сверхпроводники

Детали приборов и схем Оксиды редкоземельных элементов, щелочноземельных металлов и меди

Важно отметить, что свойства керамик зависят не только от состава, но и от их структуры. Изучение взаимосвязи структуры и свойств материалов является одним из важнейших направлений в материаловедческих исследованиях. Наноструктурный дизайн керамик, то есть, разработка технологических режимов изготовления керамик, размер структурных элементов которых не превышает 100 нм, позволяет синтезировать материалы, обладающие улучшенным набором рабочих характеристик.

1.2. Классическое изготовление керамики

Независимо от потенциального назначения будущих керамических изделий, технологии их изготовления можно условно разделить на технологии сухого и мокрого формования. Целью формования заключается в получении заготовки детали из, так называемой, «зеленой керамики». Для изготовления желаемого конечного изделия такую заготовку необходимо подвергнуть спеканию. Режимы процессов формования оптимизируются для повышения экономичности, эффективности, воспроизводимости, а также для обеспечения жестких допусков и минимизации дефектности изделий. Более того, технология производства, наилучшим образом подходящая для определенного продукта (его целевого применения), должна соответствовать требуемым функциональным свойствам и характеристикам, включая форму, геометрию, размер детали (если она объемная или полая, пористая или плотная) и другие факторы.

Ниже будут рассмотрены два основных способа формования керамики, которые наиболее широко представлены в литературе и используются для производства плотной алюмооксидной и циркониевой керамики. Первый способ -традиционное прессование порошка, или conventional powder pressing (CPP), включая одноосное и изостатическое прессование. Второй способ -традиционные коллоидные технологии, или conventional colloidal-based techniques (ССТ), включая литье под давлением, шликерное литье и Bd-печать.

1.2.1. Традиционное прессование порошка (CPP)

Прессование порошков - это традиционная технология формования, при которой сухие порошки уплотняются (обычно в металлических пресс-формах для формирования простых геометрических форм), а затем полученная заготовка подвергается спеканию (с соответствующими режимами скорости нагрева и максимальной температуры в зависимости от материала). При производстве керамик именно методы прессования порошков считаются наиболее простыми и продуктивными. Поэтому метод традиционного прессования порошка широко используется для получения изделий, для которых характерны простые геометрические формы. Для получения этим методом керамических изделий (деталей) с минимальным количеством дефектов необходимо учитывать такие параметры обработки порошка как режим помола, средний размер частиц, распределение частиц по размерам, и др. Не меньшее внимание следует уделять составу порошковой смеси и режиму спекания [7]. При использовании CPP метода спрессовываемые порошки находятся в «сухом» состоянии. Однако, для облегчения процесса уплотнения порошков может добавляться небольшое количество влаги или связующего (обычно от 1 до 5 мас.%).

По способу приложения нагрузки прессование подразделяют на одноосное и изостатическое. Одноосное прессование, или uniaxial pressing (UP) подразумевает заполнение пресс-формы порошком и сжатие (в одном направлении) при заданной нагрузке в течение определенного времени. В целях улучшения консистенции

материала после UP иногда используют дополнительное холодное изостатическое прессование, или cold isostatic pressing (CIP). В этом случае добиваются равномерного распределения прикладываемого давления в порошковом компакте посредством жидкости, окружающей деформируемую форму. При использовании обоих методов (как UP, так и CIP) в случаях, требующих достижения сложной геометрии конечного изделия, необходимо проводить последующую механическую обработку. Основные недостатки этого метода связаны с ограниченностью простыми формами, а также с потерей материала в процессе механической обработки изделия, необходимой для достижения желаемой формы [8]. При необходимости получения заданных характеристик структуры (структурных особенностей) керамических деталей, изготавливаемых методом сухого прессования порошка, как правило, прибегают к использованию специальных высокотехнологичных методов спекания. К таким методам относятся горячее изостатическое прессование, или hot isostatic pressing (HIP), искровое плазменное спекание, или spark plasma sintering (SPS). Не смотря на их сравнительно высокую себестоимость, эти методы находят свое применение в производстве изделий на основе оксида алюминия, диоксида циркония или алюмо-циркониевых композитов [7, 9 - 11]. Температурные режимы спекания и методы (физические поля), обеспечивающие повышение температуры, во многом определяют конечные свойства керамики. В связи с этим, ведутся непрерывные разработки оптимальных режимов спекания для достижения тех или иных свойств керамик [12].

1.2.2. Традиционные коллоидные методы (CCT)

Коллоидные способы изготовления обеспечивают повышенную способность частиц к упаковке и спеканию при более низких температурах, что уменьшает количество дефектов в изделии и сохраняет малый размер зерна и, таким образом, улучшает механические свойства и повышает надежность [13, 14]. При использовании коллоидных методов керамические порошки суспендируют в

жидком растворе. Для этого обычно используют водную среду. Результатом должно являться получение деагломерированной и стабильной суспензии для последующего литья в форму. Процесс изготовления таких суспензий можно считать отправной точкой для нескольких процессов на основе коллоидных методов, таких как слип-литье ^С) и гелевое литье ^С). При SC суспензия заливается в пористую гипсовую форму, где на внутренних стенках формы образуется слой частиц благодаря их способности впитывать воду. В отличие от этого, в GC суспензия заливается в непористую форму с последующим формированием трехмерной сети, чему способствует гелевая система [15]. С помощью литья можно изготавливать изделия сложной формы. Однако, изготавливать этим методом полые изделия с технической точки зрения весьма затруднительно. Существенен и еще один фактор, ограничивающий широкое применение этого метода - токсичность большинства гелеобразователей (на основе акриламида и эпоксидной смолы).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Овчинников Пётр Николаевич, 2025 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Жигачев, А.О. Керамические материалы на основе диоксида циркония / А.О. Жигачев, Ю.И. Головин, А.В. Умрихин, В.В. Коренков, А.И. Тюрин, В.В. Родаев, Т.А. Дьячек. Под общей редакцией Ю.И. Головина. -Москва: ТЕХНОСФЕРА, 2018. - 362 с.

2. Andraskar, N.D. Impact response of ceramic structures - A review / N.D. Andraskar, G. Tiwari, M.D. Goel // Ceramics International. - 2022. -P. 48. - №. 19. - P. 27262-27279. D01:10.1016/j.ceramint.2022.06.313

3. Белинская, Г.В. Технология электровакуумной и радиотехнической керамики / Г.В. Белинская, Г.А. Выдрик. - Москва: Энергия, 1997. - 336 с.

4. Brune, A. The electrical conductivity of yttria-stabilized zirconia prepared by precipitation from inorganic aqueous solutions / A. Brune, M. Lajavardi, D. Fisler, J.B. Wagner // Solid State Ionics. - 1998. - V. 106. - №. 1. - P. 89-101.

5. Шаплыгин, И.С. Сверхпроводящая керамика / И.С. Шаплыгин, В.Б. Лазарев. - Издательство: Химия, 1989. - 48 с.

6. Шевченко В.Я., Введение в техническую керамику. - М.: Наука, 1993. - 114 с.

7. Sudiana, I.N. Effect of initial green samples on mechanical properties of alumina ceramic / I.N. Sudiana, S. Mitsudo, M.Z. Firihu // Contemporary Engineering Science. -2016. - V. 9. - P. 595-602. https://doi. org/10.12988/ces.2016.6431.

8. Klocke F. Modern approaches for the production of ceramic components // Journal of The European Ceramic Society. - 1997. - V. 17. - P. 457-465. https://doi.org/10.1016/s0955-2219(96)00163-x.

9. Garcia, D.E. Effect of the particulate size on mechanical properties of alumina-zirconia composites / D.E. Garcia, D. Hotza // Materials Letters. - 2012. - V. 82. - P. 88-90. https://doi.org/ 10.1016/j.matlet.2012.05.076.

10. Mazaheri, M. The effect of conformation method and sintering technique on the densification and grain growth of nanocrystalline 8 mol% yttria-stabilized zirconia / M. Mazaheri, Z.R. Hesabi, F. Golestani-Fard, S. Mollazadeh, S. Jafari, S.K. Sadrnezhaad //

Journal of The American Ceramic Society. - 2009. - V. 92. - P. 990-995. https://doi.org/ 10.1111/j.1551- 2916.2009.02959.x.

11. Sommer, F. Mechanical properties of zirconia toughened alumina with 10-24 vol.% 1.5 mol% Y-TZP reinforcement / F. Sommer, R. Landfried, F. Kern, R. Gadow // Journal of The European Ceramic Society. - 2012. - V. 32. - №. 15. - P. 3905-3910. https: //doi.org/ 10.1016/j. j eurceramsoc.2012.02.057.

12. Hotza, D. Obtaining highly dense YSZ nanoceramics by pressureless, unassisted sintering / D. Hotza, D.E. Garcia, R.H.R. Castro // International Materials Reviews. -2015. - V. 60. - P. 353-375. https://doi. org/10.1179/1743280415Y.0000000005.

13. Lewis, J.A. Colloidal processing of ceramics // Journal of The American Ceramic Society. - 2000. - V. 83. - №. 10. - P. 2341-2349. https://doi. org/10.1111/j.1151-2916.2000.tb01560.x.

14. Pugh, R.J. Surface and colloid chemistry in advanced ceramics processing / R.J. Pugh, L. Bergstrom (Surfactant science series; V. 51). - New York: Marcel Dekker, Inc., 2017. - 376 p.

15. Montanaro, L. A review on aqueous gelcasting: A versatile and low-toxic technique to shape ceramics / L. Montanaro, B. Coppola, P. Palmero, J.M. Tulliani // Ceramics International. - 2019. - V. 45. - P. 9653-9673. https: //doi.org/ 10.1016/j.ceramint.2018.12.079.

16. Матренин, С.В. Техническая керамика: Учебное пособие / С.В. Матренин,

A.И. Слосман. - Томск: Изд-во ТПУ, 2004., - 75 с.

17. Гаршин, А.П. Керамика для машиностроения / А.П. Гаршин, В.М. Гропянов,

B.П. Зайцев, С.С. Семёнов. - М.: ООО Издательство "Научтехиздат", 2003. - 384 с.

18. Singhal, S.C. Stability of a ZrO2 (Y2O3) thermal barrier coating in turbine fuel with contaminants / S.C. Singhal, R.J. Bratton // Transactions of the ASME. - 1980. -V. 102. -P. 770-775.

19. Olhero, S.M. Conventional versus additive manufacturing in the structural performance of dense alumina-zirconia ceramics: 20 years of research, challenges and future perspectives / S.M. Olhero, P.M.C. Torres, J. Mesquita-Guimaraes, et. al. // Journal of Manufacturing Processes. - 2022. - V. 77. - P. 838-879.

20. Kondoh, J. Yttria concentration dependence of tensile strength in yttria-stabilized zirconia / J. Kondoh, H. Shiota, K. Kawachi, T. Nakatani, // Journal of Alloys and Compounds. - 2004. - V. 365. - P. 253-258. doi:10.1016/S0925-8388(03)00640-6

21. Noguchi, K. Tensile Strength of Yttria-Stabilized Tetragonal Zirconia Polycrystals / K. Noguchi, M. Fujita, T. Masaki, M. Mizushina, // Journal of American Ceramic Society. - 1989. - V. 72. - №. 7. -P. 1305-1307.

22. Liu, Sh.-Yu. Plasticity-induced Fatigue Damage in Ceria-Stabilized Tetragonal Zirconia Polycrystals / Sh.-Yu. Liu, Chen I-W., // Journal of American Ceramic Society. - 1989. - V. 77. - №. 8. - P. 2025-2035.

23. Basu, B. Toughening of yttria-stabilised tetragonal zirconia ceramics // International Materials Reviews. - 2005. - V. 50. - №. 4. - P. 239 - 256. DOI 10.1179/174328005X41113

24. Garvie, R.C. Ceramic steel / R.C. Garvie, R.H. Hannink, R.T. Pascoe // Nature. -1975. - V. 258. - №. 5538. - P. 703-704.

25. Sotova, C. Dental Implants: Modern Materials and Methods of Their Surface Modification / C. Sotova, O. Yanushevich, N. Kriheli, et. al. // Materials. - 2023. - V. 16. - P. 7383.

26. Coelho, F.E.B. From ultra to nanofiltration: A review on the fabrication of ZrO2 membranes / F.E.B. Coelho, G. Magnacca, V. Boffa, V.M. Candelario, M. Luiten-Olieman, W. Zhang // Ceramics International. - 2023. - V. 49. - P. 8683-8708.

27. Randhawa, K.S. Advanced ceramics in energy storage applications: Batteries to hydrogen energy // Journal of Energy Storage. - 2024. - V. 98. - P. 113122.

28. Basu, B. Advanced structural ceramics / B. Basu, K. Balani. - Wiley, 2011. - 504 p.

29. Hazar, S. Modeling of steady-state crack growth in shape memory alloys using a stationary method / S. Hazar, W. Zaki, Z. Moumni, G. Anlas // International Journal of Plasticity. - 2015. - V. 67. - P. 26-38.

30. Wang, Q.J. Encyclopedia of Tribology / Q.J. Wang, Y.W. Chung. - Springer, 2013. - P. 596-605.

31. Ang, S.F. Sub-10-micrometer toughening and crack tip toughness of dental enamel / S.F. Ang, A. Schulz, R.P. Fernandes, G.A. Schneider // Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. - 2011. - V. 4. - № 3. - P. 423-432.

32. Stawarczyk, B. The effect of zirconia sintering temperature on flexural strength, grain size, and contrast ratio / B. Stawarczyk, M. Ozcan, L. Hallman, A. Ender, A. Mehl, C.H.F. Hammerlet // Clinical Oral Investigations. - 2013. - V. 17. - № 1. - P. 269-274.

33. Hannink, R.H.J. Transformation toughening in zirconia-containing ceramics / R.H.J. Hannink, P.M. Kelly, B.C. Muddle // Journal of The American Ceramic Society.

- 2000. - V. 83. - P. 461-874. D01:10.1111/j.1151-2916.2000.tb01221.x

34. Heuer, A.H. Transformation toughening in zirconia-containing ceramics // Journal of the American Ceramic Society. - 1987. - V. 70. - № 10. - P. 689-698.

35. Bravo-Leon, A. Fracture toughness of nanocrystalline tetragonal zirconia with low yttria content / A. Bravo-Leon, Y. Morikawa, M. Kawahara et al. // Acta Materialia.

- 2002. - V. 50. - P. 4555-4562.

36. Becher, P.F. Grain-size-dependent transformation behavior in polycrystalline tetragonal zirconia / P.F. Becher, M.V. Swain // Journal of The American Ceramic Society. - 1992. - V. 75. - № 3. - P. 493-502

37. Tovar-Vargas, D. Mechanical properties of ceria-calcia stabilized zirconia ceramics with alumina additions / D. Tovar-Vargas, E. Roitero, M. Anglada, E. Jimenez-Pique, H. Reveron // Journal of the European Ceramic Society. - 2021. -V. 41. - P. 5602-5612. DOI :10.1016/j.jeurceramsoc.2021.05.006

38. Lughi, V. Low-temperature transformation kinetics of electron-beam deposited 5 wt. % yttria-stabilized zirconia / V. Lughi, D.R. Clarke // Acta Materialia. - 2007. - V. 55. - № 6. - P. 2049-2055.

39. Hadjipanayis, G.C. Science and Technology of Nanostructured Magnetic Materials / G.C. Hadjipanayis, G.A. Prinz. - Springer, 2013. - P. 477-582.

40. Han, B.Q. Mechanical properties of nanostructured materials / B.Q. Han, E.J. Lavernia, F.A. Mohamed // Reviews on advanced materials science. - 2005. - V. 9. - № 1. - P. 1-16.

41. Khalaf, M.M. Nanostructured materials: importance, synthesis and characterization - a review / M.M. Khalaf, H.G. Ibrahimov, E.H. Ismailov // Journal of Chemistry. - 2012. - V. 2. - № 3. - P. 118-125.

42. Depprich, R. Current findings regarding zirconia implants / R. Depprich, C. Naujoks, M. Ommerborn et al. // Clinical Implant Dentistry and Related Research. -2014. - V. 16. - № 1. - P. 124-137.

43. Chevalier, J. The tetragonal-monoclinic transformation in zirconia: lessons learned and future trends / J. Chevalier, L. Gremmilard, A.V. Virkar, D.R. Clarke // Journal of the American Ceramic Society. - 2009. - V. 92. - № 9. - P. 1901-1920. DOI: 10.1111/j.1551-2916.2009.03278.x

44. Valerie, L. Elastic and Creep Properties of Alumina Based Single Fibers / L. Valerie, B. Jacques, B. Marie-Helene, R.B. Anthony // Journal of the American Ceramic Society. - 1995. - V. 78. - P. 3081-3087.

45. Chevalier, J. Low-temperature degradation of zirconia and implications for biomedical implants / J. Chevalier, L. Gremmilard, S. Deville // Annual Review of Materials Research. - 2007. - V. 37. - P. 1-32.

46. Pereira, G.K.R. Mechanical behavior of a Y-TZP ceramic for monolithic restorations: effect of grinding and low-temperature aging / G.K.R. Pereira, T. Silvestri, R. Camargo, M.P. Rippe et al. // Materials Science and Engineering C. - 2016. - V. 63.

- № 1. - P. 70-77.

47. Lughi, V. High temperature aging of YSZ coatings and subsequent transformation at low temperature / V. Lughi, D.R. Clarke // Surface and Coatings Technology. - 2005.

- V. 200. - № 5-6. - P. 1287-1291.

48. Koenig, V. Intraoral low-temperature degradation of monolithic zirconia dental prostheses: Results of a prospective clinical study with ex vivo monitoring / V. Koenig, S. Bekaert, N. Dupont, A. Vanheusden, S. Le Goff, T. Douillard, J. Chevalier, N. Djaker, M. Lamy de la Chapelle, F. Amiard, N. Dardenne, C. Wulfman, A. Mainjot // Dental materials. - 2021. - V. 37. - №. 7. - P. 1134-1149. doi: 10.1016/j.dental.2021.03.008.

49. Schubert, H. Stability of Y-TZP during hydrothermal treatment: neutron experiments and stability considerations / H. Schubert, F. Frey // Journal of the European Ceramic Society. - 2005. - V. 25. - № 9. - P. 1597-1602.

50. Gaillard, Y. Quantification of hydrothermal degradation in zirconia by nanoindentation / Y. Gaillard, E. Jimenez-Pique, F. Soldera, F. Mücklich, M. Anglada // Acta Materialia. - 2008. - V. 56. - № 16. - P. 4206-4216.

51. Zhang, F. Slow crack growth and hydrothermal aging stability of an alumina-toughened zirconia composite made from La2Ü3-doped 2Y-TZP / F. Zhang, J. Chevalier, C. Olagnon, et.al. // Journal of The European Ceramic Society. - 2017. - V. 37. - P. 1865-1871. DÜI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2016.11.003.

52. Dmitrievskii, A.A. Phase composition stability of nanostructured composite ceramics based on CaO-ZrO2 under hydrothermal impact / A.A. Dmitrievskii, D.G. Zhigacheva, N.Y. Efremova, et.al. // Nanotechnologies in Russia. - 2019. - V. 14. - №. 3-4. - P. 125-131. DÜI: 10.1134/S1995078019020058

53. Dmitrievskiy, A.A. Phase composition stability of nanostructured composite ceramics based on CaO-ZrO2 under hydrothermal impact / A.A. Dmitrievskiy, D.G. Zhigacheva, N.Yu. Efremova, A.V. Umrikhin // Nanotechnologies in Russia.- 2019. - V. 14. - №. 3-4. - P. 125-131.

54. Chevalier, J. Critical effect of cubic phase on aging in 3 mol% yttria-stabilized zirconia ceramics for hip replacement prosthesis / J. Chevalier, S. Deville, E. Münch, R. Jullian, F. Lair // Biomaterials. - 2004. - V. 25. - P. 5539-5545. doi:10.1016/j.biomaterials.2004.01.002

55. Портной, К.И. Классификация композиционных материалов / К.И. Портной, А.А. Заболоцкий, С.Е. Салибеков, В.М. Чубаров // Порошковая металлургия. -1977. - №. 12. - C.70-75.

56. Карпинос, Д.М. Новые композиционные материалы / Д.М. Карпинос, Л.И. Тучинский, Л.Р. Вишняков. - Киев: Вища школа, 1997. - 312 с.

57. Мэтьюз, Ф. Композитные материалы. Механика и технология / Ф. Мэтьюз, Р. Ролингс.- М.: Техносфера, 2004. - 408 с.

58. Soon, G. Review of zirconia-based bioceramic: Surface modification and cellular response / G. Soon, B. Pingguan-Murphy, K.W. Lai, S.A. Akbar // Ceramics International. - 2016. - V. 42. - №. 11. - P. 12543-12555. DOI: 10.1016/j.ceramint.2016.05.077

59. Evans, A.G. Perspective on the Development of High-Toughness Ceramics // Journal of the American Ceramic Society. - 1990. - V. 73. - №. 2. - P. 187-206. doi:10.1111/j.1151-2916.1990.tb06493.x

60. Sequeira, S. Development and characterization of zirconia-alumina composites for orthopedic implants / S. Sequeira, M.H. Fernandes, N. Neves, M.M. Almeida // Ceramics International. - 2017. - V. 43. - № 1. - P. 693-703.

61. Nevarez-Rascon, A. On the wide range of mechanical properties of ZTA and ATZ based dental ceramic composites by varying the Al203 and Zr02 content / A. Nevarez-Rascon, A. Aguilar-Elguezabal, E. Orrantia, M.H. Bocanegra-Bernal // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. - 2009. - V. 27. - P. 962-970. doi:10.1016/j.ijrmhm.2009.06.001

62. Boniecki, M. Mechanical properties of alumina/zirconia composites / M. Boniecki, T. Sadowski, P. Gol<?biewski, H. W<?glarz, A. Pi^tkowska, M. Romaniec, K. Krzyzak, K. Losiewicz // Ceramics International. - 2020. - V. 46. - P. 1033-1039. doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.09.068

63. Santos, C. Mechanical properties and cytotoxicity of 3Y-TZP bioceramics reinforced with Al203 particles / C. Santos, L.H.P. Teixeira, J.K.M.F. Daguano, S.O. Rogero et al. // Ceramics International. - 2009. - V. 35. - № 2. - P. 709-718. https://doi.org/ 10.1016/j. ceramint.2008.02.004.

64. Дмитриевский, А.А. Структура и механические свойства композиционной керамики CaO-ZrO2-Al2O3 при малых концентрациях корунда / А.А. Дмитриевский, А.О. Жигачев, Д.Г. Жигачева, А.И. Тюрин // Журнал технической физики. - 2019. - Т. 89. - № 1. - С. 107-111.

65. Lucas, T.J. Effect of grain size on the monoclinic transformation, hardness, roughness, and modulus of aged partially stabilized zirconia / T.J. Lucas, N.C. Lawson,

G.M. Janowski, J.O. Burgess // Dental Materials Journal. - 2015. - V. 31. - № 12. - P. 1487-1492.

66. Jiang, L. Effect of sintering temperature on mechanical properties of magnesia partially stabilized zirconia refractory / L. Jiang, S. Guo, Y. Bian, M. Zhang, W. Ding // Ceramics International. - 2016. - V. 42. - № 9. - P. 10593-10598.

67. Zhang, F. Effect of micro-alumina content on mechanical properties of Al2O3/3Y-TZP composites / F. Zhang, L.-F. Li, E.-Z. Wang // Ceramics International. - 2015. - V. 41. - P. 12417-12425.

68. Zhai, H.Z. Preparation of tetragonal zirconia containing titanium nitride powder by in-situ selective nitridation / H.Z. Zhai, J.B. Li, S.X. Zhang, Y.J. Chen, B. Zhang // Journal of the European Ceramic Society. - 2001. - V. 11. - № 4. - P. 1092-1095.

69. Shi, J.L. Boundary stress and its effect on toughness in thin boundary layered and particulate composites: model analysis and experimental tests on Y-TZP-based ceramic composites / J.L. Shi, L. Li, J.K. Guo // Journal of the European Ceramic Society. -1998. - V. 18. - № 14. - P. 2035-2043.

70. Basu, B. ZrO2-Al2O3 composites with tailored toughness / B. Basu, J. Vleugels, O.V. der Biest // Journal of Alloys and Compounds. - 2004. - V. 372. - № 1-2. - P. 278284.

71. Sequeira, S. Development and characterization of zirconia-alumina composites for orthopedic implants / S. Sequeira, M.H. Fernandes, N. Neves, M.M. Almeida // Ceramics International. - 2017. - V. 43. - №. 1. - P. 693-703. doi:10.1016/j.ceramint.2016.09.216

72. Porozova, S.E. Influence of Matrix Replacement on Consolidation Processes of Composite Ceramic Materials of ZrO2-Al2O3 System / S.E. Porozova, V.B. Kulmetyeva // Inorganic Materials: Applied Research. - 2014. - V. 5. - №. 4. - P. 420426.

73. Smirnov, A. Design of a New Zirconia-Alumina-Ta Micro-Nanocomposite with Unique Mechanical Properties / A. Smirnov, J.F. Bartolome, H.-D. Kurland, J. Grabow, F.A. Muller // Journal of The American Ceramic Society. - 2016. -V. 99. -№. 10. - P. 3205-3209. DOI: 10.1111/jace.14460

74. Verma, V. Synthesis, Microstructure and Mechanical Properties of Al2O3/ZrO2/CeO2 Composites with Addition of Nickel and Titania Processed by Conventional Sintering / V. Verma, B.V. Manoj Kumar // Materials Today: Proceedings. - 2017. - V. 4. - P. 3062-3071.

75. Michalek, M. Mechanical properties and electrical conductivity of alumina/MWCNT and alumina/zirconia/MWCNT composites / M. Michalek, J. Sedlaceka, M. Parchoviansky, M. Michalkova, D. Galusek // Ceramics International. -2014. - V. 40. - P. 1289-1295.

76. Khrustov, V.R. Behavior of Ceramics Based on Al2O3 and ZrO2 Nanopowders under Gamma-Ray Irradiation / V.R. Khrustov, V.V. Ivanov, S.V. Zayats, A.S. Kaygorodov, S.N. Paranin, S.O. Cholakh // Inorganic Materials: Applied Research. -2014. - V. 5. - №. 5. - P. 482-487.

77. Presenda, A. Effects of microwave sintering in aging resistance of zirconia-based ceramics / A. Presenda, M.D. Salvador, F.L. Penaranda-Foix, J.M. Catala-Civera, E. Pallone, J. Ferreira, A. Borrell // Chemical Engineering and Processing. - 2017. - V. 122. - P. 404-412. http://dx.doi.org/10.1016/jxep.2017.03.002

78. Nevarez-Rascon, A. Synthesis, biocompatibility and mechanical properties of ZrO2-Al2O3 ceramics composites / A. Nevarez-Rascon, S. Gonzalez-Lopez, L.S. Acosta-Torres, M.M. Nevarez-Rascon, E. Orrantia- Borund // Dental Materials Journal 2016. - V. 35. - №. 3. - P. 392-398. doi:10.4012/dmj.2015-028

79. Lee, J.-K. Influence of dispersed-alumina particle size on the fracture toughness of 3 mol% yttria-stabilized zirconia polycrystals (3Y-TZP) / J.-K. Lee, M.-J. Kim, E.-G. Lee // Journal of Materials Science Letters. - 2002. - V. 21. - № 3. - P. 259-261.

80. Stolina, A.M. Synthesis and characterization of Al2O3 - ZrO2-based eutectic ceramic powder material dispersion-hardened with ZrB2 and WB particles prepared by SHS / A.M. Stolina, P.M. Bazhin, A.S. Konstantinov, A.P. Chizhikov, E.V. Kostitsyna, M.Ya. Bychkova // Ceramics International. - 2018. - V. 44. - P. 13815-13819. doi.org/10.1016/j.ceramint .2018.04.225

81. Fan, Z. Nanostructured Al2O3-YAG-ZrO2 ternary eutectic components prepared by laser engineered net shaping / Z. Fan, Y Zhao, Q. Tan, N. Mo, M.-X. Zhang, M. Lu, H. Huang // Acta Materialia. -2019. - V. 170. - P. 24-37.

82. Kan, Y.M. The intrinsic toughening mechanisms in ceramic composites and their effecting factors / Y.M. Kan, X.H. Jin // Journal of Ceramics. - 1998. - № 19. - P. 221224.

83. Roya, S. Internal load transfer in an interpenetrating metal/ceramic composite material studied using energy dispersive synchrotron X-ray diffraction / S. Roya, J. Gibmeiera, K.G. Schellc, E.C. Bucharskyc, K.A. Weidenmanna, A. Wannera, M.J. Hoffmann // Materials Science and Engineering. - 2019. - V. 753. - P. 247-252.

84. Abdullah, M. Influence ofAl2O3 whisker concentration on flexural strength of Al2O3(w)-ZrO2 (TZ-3Y) composite / M. Abdullah, J. Ahmad, M. Mehmood // Ceramics International. - 2012. - V. 38. - P. 6517-6523. doi.org/10.1016/j.ceramint.2012.05.031

85. Ghaemi, M.H. Zirconia ceramics with additions of alumina for advanced tribological and biomedical applications / M.H. Ghaemi, S. Reichert, A. Krupa, et al. // Ceramics International. - 2017. - V. 43. - № 13. - P. 9746-9752.

86. Abdullah, M. Effect of sintering temperature on properties of Al2O3 whisker reinforced 3 mol% Y2O3 stabilized tetragonal ZrO2 (TZ-3Y) nanocomposites / M. Abdullah, J. Ahmad, M. Mehmood // Composites Part B: Engineering. - 2012. - V. 43. - № 4. - P. 1785-1790.

87. Lin, G.Y. Microstructure and mechanical properties of SiC whisker reinforced ZrO2 (2 mol% Y2O3) based composites / G.Y. Lin, T.C. Lei, S.X. Wang, Y. Zhou // Ceramics International. - 1996. - V. 22. - №3. - P. 199-205.

88. Akimune, Y. Mechanical-properties and microstructure of an air-annealed SiC-whisker/Y-TZP composite / Y. Akimune, Y. Katano, Y. Shichi // Advanced Ceramic Materials. - 1988. - V.3. - № 2. - P. 42-138.

89. Dianguang, L. SiC whisker reinforced ZrO2 composites prepared by flash-sintering / L. Dianguang, G. Yan, L. Jinling, L. Kai, L. Fangzhou, W. Yiguang, A. Linan // Journal of the European Ceramic Society. - 2016. - V. 36. - P. 2051-2055.

90. Zuo, F. Influence of whisker-aspect-ratio on densification, microstructure and mechanical properties of A12O3 whiskers-reinforced CeO2-stabilized ZrO2 composites / F. Zuo, F. Meng, D.-T. Lin, J.-J. Yu, H.-J. Wang, et al. // Journal of the European Ceramic Society. - 2018. - V 38. - P. 1796-1801.

91. Chen, T. Threshold stress superplastic behavior and dislocation activity in a three-phase alumina-zirconia-mullite composite / T. Chen, F.A. Mohamed, M.L. Mecartney // Acta Materialia. - 2006. - V. 54. - P. 4415.

92. Obolkina, T.O. The Effect of Mn2+on the Microstructure and Mechanical Properties of ZrO2-Al2O3-SiO2Ceramic Materials / T.O. Obolkina, M.A. Goldberg, S.V. Smirnov, O.S. Antonova, D.A. Utkin, D.R. Khairutdinova, A.A. Konovalov, G.P. Kochanov, S.M. Barinov, V.S. Komlev // Inorganic Materials: Applied Research. -2023. - V. 14. - №. 3. - P. 794-799.

93. Оболкина, Т.О. Разработка и исследование композиционных керамических материалов системы ZrO2 — A12O3 / Т.О. Оболкина, М.А. Гольдберг, С.В. Смирнов, О.А. Антонова, Д.Р. Хайрутдинова, Д.А. Уткин, Н.Л. Котельников // Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. - 2022. - Т. 13. - № 1. - С. 180-185. doi: 10.37614/2949-1215.2022.13.1.031

94. Obolkina, T.O. Effect of Complex Additives Based on Iron, Cobalt, and Manganese Oxides and Sodium Silicate on the Sintering and Properties of Low-Temperature Ceramics 3Y-TZP-Al2O3 / T.O. Obolkina, M.A. Goldberg, O.S. Antonova, S.V. Smirnov, Yu.B. Tyutkova, A.A. Egorov, I.V. Smirnov, A.A. Konovalov, S.M. Barinov, V.S. Komlev // Russian Journal of Inorganic Chemistry. -2021. - V. 66. - №. 8. - P. 1223-1228. DOI: 10.1134/S0036023621080192

95. Zeng, Z. Role of a low level of La2O3 dopant on the tetragonal-to-monoclinic phase transformation of ceria-yttria co-stabilized zirconia / Z. Zeng, Yu. Liu, F. Qian, J. Guo, M. Wu // Journal of the European Ceramic Society. - 2019. - V. 39. - P. 43384346. https://doi.org/10.1016/jjeurceramsoc.2019.05.050

96. Belichko, D.R. Influence of hafnium oxide on the structure and properties of powders and ceramics of YSZ-HfO2 composition / D.R. Belichko, T.E. Konstantinova, A.V. Maletsky, G.K. Volkova, A.S. Doroshkevich, M.V. Lakusta, M. Kulik, A.A.

Tatarinova, D. Mardare, C. Mita, N. Cornei // Ceramics International. - 2021. - V. 47. -P. 3142-3148. https: //doi.org/ 10.1016/j.ceramint.2020.09.151

97. Reveron, H. New "ductile" zirconia-based ceramics for the development of dental implants / H. Reveron, A. Liens, J. Chevalier, M. Fornabaio, P. Palmero, L. Montanaro, T. Furderer, S. Schomer, E. Adolfsson, N. Courtois // Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering. - 2019. - V. 22. - sup. 1. - P. S68-S70. DOI: 10.1080/10255842.2020.1713482

98. Chevalier J. Forty years after the promise of «ceramic steel?»: Zirconia-based composites with a metal-like mechanical behavior / J. Chevalier, A. Liens, H. Reveron, F. Zhang, P. Reynaud, Th. Douillard, L. Preiss, V. Sergo, V. Lughi, M. Swain, N. Courtois // Journal of The American Ceramic Society. - 2020. - V. 103. - P. 1482-1513. DOI: 10.1111/jace.16903

99. Liens, A. Development of transformation bands in ceria-stabilized-zirconia based composites during bending at room temperature / A. Liens, M. Swain, H. Reveron, J. Cavoret, P. Sainsot, N. Courtois, D. Fabregue, J. Chevalier // Journal of the European Ceramic Society. - 2021. - V. 41. - P. 691-705. doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2020.08.062

100. Reveron, H. Transformation-induced plasticity in zirconia during tensile loading: A combined microscopy and synchrotron X-ray refraction study / H. Reveron, I. Serrano-Munoz, A. Kupsch, B.R. Muller, J. Chevalier, G. Bruno // Materials Letters. -2024. - V. 366. - P. 136445. doi.org/10.1016/j.matlet.2024.136445

101. Tekeli, S. Microstructural design and high temperature tensile deformation behaviour of 8 mol% yttria stabilized cubic zirconia (8YCSZ) with SiO2 additions / S. Tekeli, M. Guru // Ceramics International. - 2008. - V. 34. - P. 137-140. doi:10.1016/j.ceramint.2006.09.001

102. Zhigachev, A.O. The effect of silica content on microstructure and mechanical properties of calcia-stabilized tetragonal zirconia polycrystalline ceramic / A.O. Zhigachev, V.V. Rodaev, A.V. Umrikhin, Yu.I. Golovin // Ceramics International. -2019. - V. 45. - P. 627-633. DOI:org/10.1016/j.ceramint.2018.09.220

103. Дмитриевский, А.А. Влияние диоксида кремния на стабильность фазового состава и механические свойства керамики на основе диоксида циркония, упрочненной оксидом алюминия / А.А. Дмитриевский, А.О. Жигачев, Д.Г. Жигачева, В.В. Родаев, // Журнал технической физики. - 2020. - Т. 90. - №. 12. -С. 2108-2117. DOI: 10.21883/JTF.2020.12.50128.84-20

104. Dmitrievskiy, A.A. Ca-ATZ/Ca-ATZ+SiO2 functionally graded ceramic / A.A. Dmitrievskiy, D.G. Zhigacheva, G.V. Grigoriev // Advances in Applied Ceramics. -2023. - V. 122. - № 1. - P. 31-35. https://doi.org/10.1080/17436753.2023.2192079

105. Li, M. Tough and damage-tolerant monolithic zirconia ceramics with transformation-induced plasticity by grain-boundary segregation / M. Li, B. Tunca, B.V. Meerbeek, J. Vleugels, F. Zhang // Journal of The European Ceramic Society. - 2023. -V. 43. - P. 2078-2092 https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2022.11.069

106. Mecartney, M.L. Influence of an Amorphous Second Phase on the Properties of Yttria-Stabilized Tetragonal Zirconia Polycrystals (Y -TZP) // Journal of The American Ceramic Society. - 1987. - V. 70. - P. 54-58. doi.org/10.1111/j.1151-2916.1987.tb04853.x

107. Gremillard, L. Improving the Durability of a Biomedical-Grade Zirconia Ceramic by the Addition of Silica / L. Gremillard, J. Chevalier, T. Epicier, G. Fantozzi // Journal of The American Ceramic Society. - 2002. - V. 85. - P. 401-407. DOI: 10.1111/j.1151-2916.2002.tb00103.x

108. Belichko, D.R. Effects of YSZ ceramics doping with silica and alumina on its structure and properties / D.R. Belichko, T.E. Konstantinova, G.K. Volkova, M.N. Mirzayev, A.V. Maletsky, V.V. Burkhovetskiy, A.S. Doroskevich, C. Mita, D.M. Mardare, B. Janiska, A.A. Nabiyev, A.I. Lyubchyk, A.A. Tatarinova, E. Popov // Materials Chemistry and Physics. - 2022. - V. 287. - P. 126237. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2022.126237

109. Беличко, Д.Р. Влияние оксидов кремния и алюминия на структуру и свойства керамики на основе нанопорошков диоксида циркония / Д.Р. Беличко, А.В. Малецкий // Сборник научных трудов Всероссийской научно-практической

конференции молодых ученых. Под редакцией А.А. Поповича, Д.П. Гасюка. -Санкт-Петербург, 2022.

110. Ikuhara, Y. Structure and chemistry of grain boundaries in SiO2-doped TZP / Y. Ikuhara, T. Yamamoto, A. Kuwabara, H. Yoshida, T. Sakuma // Science and Technology of Advanced Materials. - 2001. - V. 2. - P. 411-424.

111. Xu, X. Enhanced plasticity by deformation-induced nanocrysallization in bulkamorphous Al2O3-ZrO2-Y2O3 / X. Xu, C. Zhai, H. Ren, L. Guo, F. Hou, J. Liu // Ceramics International. - 2017. - V. 43. - P. 3453-3456. http: //dx.doi. org/ 10.1016/j.ceramint.2016.11.159

112. Xu, X. Microstructure evolution and plastic mechanism in deformation of bulkamorphous Al2O3-ZrO2-Y2O3 / X. Xu, H. Ren, H. Li, J. Liu, P. Cao, X. Wang // Ceramics International. - 2019. - V. 45. - P. 14789-14793. https: //doi.org/ 10.1016/j.ceramint.2019.04.209

113. Messerschmidt, U. Plastic deformation of zirconia single crystals: a review / U. Messerschmidt, D. Baither, B. Baufeld, M. Bartsch //Materials Science and Engineering: A. - 1997. - V. 233. - P. 61-74. doi:10.1016/s0921-5093(97)00050-6

114. Chevalier, J. Nanostructured Ceramic Oxides with a Slow Crack Growth Resistance Close to Covalent Materials / J. Chevalier, S. Deville, G. Fantozzi, J.F. Bartolome, C. Pecharroman, J.S. Moya, L.A. Diaz, R. Torrecillas // Nano Letters. -2005. - V. 5. - № 7. - P. 1297-1301. DOI: 10.1021/nl050492j

115. de Bernardi-Martín, S. A first study of the high-temperature plasticity of ceria-doped zirconia polycrystals / S. de Bernardi-Martín, D. Gómez-García, A. Domínguez-Rodrígue, G. de Portu // Journal of The European Ceramic Society. - 2010. - V. 30. - P. 3357-3362. doi:10.1016/j.jeurceramsoc.2010.07.043

116. Masuda, H. Nanoindentation-induced plasticity in cubic zirconia up to 500 °C / H. Masuda, K. Morita, T. Ohmura // Acta Materialia. - 2020. - V. 184. - P. 59-68. doi.org/10.1016/j .actamat.2019.11.028

117. Gutierrez-Mora, F. Plasticity of nanocrystalline yttria-stabilized tetragonal zirconia polycrystals / F. Gutierrez-Mora, A. Domínguez-Rodríguez, M. Jimenez-

Melendo // Journal of The European Ceramic Society. - 2002. - V. 22. - P. 2615-2620. doi.org/10.1016/S0955-2219(02)00124-3

118. de Bernardi-Martin, S. Grain-boundary cation diffusion in ceria tetragonal zirconia determined by constant-strain-rate deformation tests / S. de Bernardi-Martin,

B.M. Moshtaghioun, D. Gómez García, A. Domínguez-Rodríguez // Journal of The European Ceramic Society. - 2014. - V. 34. - P. 4469-4472. doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2014.06.024

119. Winnubst, A.J.A. Plasticity of nanocrystalline zirconia ceramics and composites / A.J.A. Winnubst, M.M.R. Boutz, Y.J. He, A.J. Burggraaf, H. Verweij // Ceramics International. - 1997. - V. 23. - P. 215-221. doi.org/10.1016/S0272-8842(96)00028-4

120. Буякова, С.П. Механическое поведение пористого диоксида циркония при активной деформации сжатием / С.П. Буякова, Х. Вэй, Л. Дунмы, Ч. Хайюн, Т.Ю. Саблина, А.Г. Мельников, С.Н. Кульков // Письма в Журнал Технической Физики. - 1999. - Т. 25. - В. 17. - С. 44-48.

121. Кульков, С.Н. Негуковское поведение пористого диоксида циркония при активной деформации сжатием / С.Н. Кульков, В.И. Масловский, С.П. Буякова, Д.С. Никитин // Журнал Технической Физики. - 2002. - Т. 72. - В. 3. - С. 38-42.

122. Григорьев, М.В. Неупругое поведение при сжатии керамики с иерархической поровой структурой / М.В. Григорьев, Н.Л. Савченко, С.П. Буякова,

C.Н. Кульков // Письма в Журнал Технической Физики. - 2017. - Т. 43. - В. 15. -С. 79-86.

123. Camposilvan, E. Size and plasticity effects in zirconia micropillars compression / E. Camposilvan, M. Anglada // Acta Materialia. - 2016. - V. 103. - P. 882-892. dx.doi.org/10.1016/j. actamat.2015.10.047

124. Masuda, H. Ferroelastic and plastic behaviors in pseudo-single crystal micropillars of nontransformable tetragonal zirconia / H. Masuda, K. Morita, M. Watanabe, T. Hara, H. Yoshida, T. Ohmura // Acta Materialia. - 2021. - V. 203. - P. 116471. doi.org/10.1016/j .actamat.2020.11.013

125. Zhang, N. Effects of grain orientations and pre-existing defects on mechanical properties and deformation mechanisms of polycrystalline yttria-stabilized tetragonal

zirconia / N. Zhang, M.A. Zaeem // Acta Materialia. - 2020. - V. 9. - P. 100553. doi.org/10.1016/j.mtla.2019.100553

126. Feng, L. Size-induced room temperature softening of nanocrystalline yttria stabilized zirconia / L. Feng, A. Bokov, Sh.J. Dillon, R.H.R. Castro // Journak of The European Ceramic Society. - 2020. - V. 40. - P. 2050-2055. doi.org/10.1016/j.j eurceramsoc.2020.01.046

127. Zeng, X.M. Crystal orientation dependence of the stress-induced martensitic transformation in zirconia-based shape memory ceramics / X.M. Zeng, A. Lai, C.L. Gan, C.A. Schuh // Acta Materialia. - 2016. - V. 116. - P. 124-135. http: //dx.doi. org/ 10.1016/j.actamat.2016.06.030

128. Liens, A. Phase transformation induces plasticity with negligible damage in ceria-stabilized zirconia-based ceramics / A. Liens, H. Reveron, Th. Douillard, N. Blanchard, V. Lughi, V. Sergo, R. Laquai, B.R. Müller, G. Bruno, S. Schomer, T. Fürderer, E. Adolfsson, N. Courtois, M. Swain, J. Chevalier // Acta Materialia. - 2020. - V. 183. -№. 15. - P. 261-273. doi.org/10.1016/j.actamat.2019.10.046

129. Imariouane, M. Low-yttria doped zirconia: Bridging the gap between strong and tough ceramics / M. Imariouane, M. Saadaoui, G. Denis, H. Reveron, J. Chevalier // Journal of The European Ceramic Society. - 2023. - V. 43. - P .4906-4915. https: //doi.org/ 10.1016/j.jeurceramsoc.2023.04.021

130. Swain, M.V. Strength limitations of transformation toughened zirconia alloys / M.V. Swain, L.R.F. Rose // Journal of The American Ceramic Society. - 1986. - V. 69. -№. 7. - P. 511-518.

131. Swain, M.V. Inelastic deformation of Mg-PSZ and its significance for strength-toughness relationship of zirconia toughened ceramics // Acta Metallurgica. - 1985. - V. 33. - №. 11. - P. 2083-2091.

132. Grathwohl, G. Crack resistance and fatigue of transforming ceramics: II, CeO2-stabilized tetragonal ZrO2 / G. Grathwohl, T. Liu // Journal of The American Ceramic Society. - 1991. -V. 74. -№. 12. - P. 3028-3034.

133. Gogotsi, G.A. Mechanical property characterization of a 9 mol% Ce-TZP ceramic material -I. Flexural response / G.A. Gogotsi, V.P. Zavadaa, M.V. Swain // Journal of The European Ceramic Society. - 1995. - V. 15. - №. 12. - P. 1185-1192.

134. Fett, T. Influence of time-dependent phase transformations on bending tests / T. Fett, D. Munz // Materials Science and Engineering A. - 1996. - V. 219. - №. 1-2. - P. 89-94.

135. Rauchs, G. Tetragonal-to-monoclinic phase transformation in CeO2-stabilised zirconia under uniaxial loading / G. Rauchs, T. Fett, D. Munz, R. Oberacker // Journal of The European Ceramic Society. - 2001. - V. 21. - №. 12. - P. 2229-2241.

136. Palmero, P. Towards long lasting zirconia-based composites for dental implants. Part I: innovative synthesis, microstructural characterization and in vitro stability / P. Palmero, M. Fornabaio, L. Montanaro, H. Reveron, C. Esnouf, J. Chevalier // Biomaterials. - 2015. - V. 50. - P. 38-46.

137. Reveron, H. Towards long lasting zirconia-based composites for dental implants: Transformation induced plasticity and its consequence on ceramic reliability / H. Reveron, M. Fornabaio, P. Palmero, T. Fürderer, E. Adolfsson, V. Lughi, et al.// Acta Biomaterialla. - 2017. - V. 48. - P. 423-432.

138. Lin, J.-D. Mechanical properties and resistance to hydrothermal aging of ceria-and yttria-doped tetragonal zirconia ceramics / J.-D. Lin, J.-G. Duh, C.-L. Lo // Materials Chemistry and Physics. - 2002. - V. 77. - P. 808-818. DOI: 10.1016/S0254-0584(02)00161-X

139. Turon-Vinas, M. Effect of calcia co-doping on ceria-stabilized zirconia / M. Turon-Vinas, F. Zhang, J. Vleugels, M. Anglada // Journal of The European Ceramic Society. - 2018. - V. 38. - P. 2621-2631. doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2017.12.053

140. Дмитриевский, А.А. Влияние содержания корунда и температуры спекания на механические свойства керамических композитов CaO-ZrO2-Al2O3 / А.А. Дмитриевский, А.И. Тюрин, А.О. Жигачев, Д.Г. Гусева, П.Н. Овчинников // Письма в Журнал Технической Физики. - 2018. - Т. 44. - № 4. - С. 25-33.

141. Жигачев, А.О. Синтез, структура и свойства наноструктурированных циркониевых керамик на основе природного минерала-бадделеита // Диссертация

на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук: 01.04.07. -Тамбов, 2016. - 134 с.

142. Will, G. Powder Diffraction: The Rietveld Method and the Two-Stage Method. -Springer, 2006. - PP. 41-72.

143. Cheary, R.W. Fundamental parameters line profile fitting in laboratory diffractometers / R.W. Cheary, A.A. Coelho, J.P. Cline // Journal of research of the National Institute of Standards and Technology. - 2004. - V. 109. - № 1. - P. 1-25.

144. Liens, A. Development of transformation bands in ceria-stabilized-zirconia based composites during bending at room temperature / A. Liens, M. Swain, H. Reveron, J. Cavoret, Ph. Sainsot, N. Courtois, D. Fabregue, J. Chevalier, // Journal of the European Ceramic Society. - 2021. - V. 41. - P. 691-705.

145. Головин, Ю.И. Наноиндентирование и механические свойства твердых тел в субмикрообъемах, тонких приповерхностных слоях и пленках // Физика твердого тела. - 2008. - Т. 50. - С. 2113-2142.

146. Goltsev, V.Yu. Application of a disk specimen loaded according to the "Brazilian test" for evaluating the brittle strength of materials of non-geological origin / V.Yu. Goltsev, A.V. Osintsev, A.S. Plotnikov // Letters on materials. - 2017. - V. 7. - №. 1. -P. 21-25. DOI: 10.22226/2410-3535-2017-1-21-25

147. García, V.J. Brazilian Test of Concrete Specimens Subjected to Different Loading Geometries: Review and New Insights / V.J. García, C.O. Márquez, A.R. Zúñiga-Suárez, B.C. Zuñiga-Torres, L.J. Villalta-Granda // International Journal of Concrete Structures and Materials. - 2017. - V.11. - №. 2. - P. 343-363. DOI 10.1007/s40069-017-0194-7

148. Smolin, I.Yu. Experimental and numerical investigation of strain inhomogeneity in zirconia during a Brazilian test / I.Yu. Smolin, V.A. Zimina, T.Yu. Sablina, I.N. Sevostyanova, V.V. Gorbatenko, S.N. Kulkov // International Journal of Solids and Structures. - 2022. -V. 256. - P. 111978. doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2022.111978

149. Anstis, G.R. A critical evaluation of indentation techniques for measuring fracture toughness: I, direct crack measurements / G.R. Anstis, P. Chantikul, B.R. Lawn, D.B.

Marshall // Journal of the American Ceramic Society. - 1981. - V. 64. - № 9. - P. 533538.

150. Дмитриевский, А.А. Диагностика предела прочности на растяжение ATZ-керамики с различным содержанием SiO2 методом "бразильского теста" / А.А. Дмитриевский, Д.Г. Жигачева, Н.Ю. Ефремова, П.Н. Овчинников, В.М. Васюков, // Физика твердого тела. - 2022. - Т. 64. - № 8. - С. 1018-1021. DOI: 10.21883/FTT.2022.08.52700.355

151. Дмитриевский, А.А. Изменение микротвердости композиционной керамики на границе раздела CaO-ZrO2/CaO-ZrO2 + Al2O3 / А.А. Дмитриевский, Д.Г. Жигачева, Г.В. Григорьев, П.Н. Овчинников // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2022. - № 4. - С. 30-33. DOI: 10.31857/S1028096022040045

152. Дмитриевский, А.А. Влияние примеси SiO2 на трансформируемость тетрагональной фазы циркониевой керамики, армированной частицами Al2O3 / А.А. Дмитриевский, Д.Г. Жигачева, Н.Ю. Ефремова, П.Н. Овчинников, Г.В. Григорьев // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. - 2021. - Т. 11. - № 1. - С. 47-60.

153. Дмитриевский, А.А. Прочностные свойства циркониевой керамики, упрочненной оксидом алюминия, с добавлением диоксида кремния / А.А. Дмитриевский, Д.Г. Жигачева, А.О. Жигачев, П.Н. Овчинников // Физика твердого тела. - 2021. - Т. 63. - № 2. - С. 259-263. DOI: 10.21883/FTT.2021.02.50475.138

154. Овчинников, П.Н. Пластификация циркониевой керамики, упрочненной оксидом алюминия, при добавлении диоксида кремния / П.Н. Овчинников, Н.Ю. Ефремова, Д.Г. Жигачева, В.М. Васюков, В.В. Родаев, А.А. Дмитриевский // Вестник Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана. Серия «Естественные науки». - 2023. - Т. 106. - № 1. - С. 117-128. DOI: 10.18698/1812-3368-2023-1-117-128

155. Дмитриевский, А.А. Зависимость триботехнических характеристик от механических свойств и фазовых превращений композиционной керамики на основе диоксида циркония / А.А. Дмитриевский, Н.Ю. Ефремова, Г.В. Григорьев,

В.М. Васюков, П.Н. Овчинников // Трение и износ. - 2024. - Т. 45. - № 4. - С. 279288. DOI: 10.32864/0202-4977-2024-45-4-279-288.

156. Dmitrievskiy, A.A. Compressive strength and fracture toughness ratio of nanostructured silicon-containing ATZS ceramics / A.A. Dmitrievskiy, N.Y. Efremova, A.N. Grigoryev, P.N. Ovchinnikov, N.G. Polyushko, K.S. Dunaev // Crystallography Reports. - 2024. V. 69. - P. S105-S111. DOI: 10.1134/S1063774524602806

157. Dmitrievskiy, A.A. Reversible transformation-induced plasticity of alumina toughened zirconia (ATZ) with SiO2 additive / A.A. Dmitrievskiy, N.Yu. Efremova, P.N. Ovchinnikov, V.V. Vasyukov // Ceramics International. - 2025. - V. 51. - P. 15250-15255 DOI: 10.1016/j.ceramint.2025.01.361

158. Dmitrievskiy, A.A. Room-temperature plasticity of alumina-toughened zirconia with silica addition / A.A. Dmitrievskiy, N.Yu. Efremova, D.G. Zhigacheva, P.N. Ovchinnikov, V.V. Vasyukov, V.V. Kobzev, D.I. Rabotyagova // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. - 2024. - V. 119. - P. 106527. DOI: 10.1016/j.ijrmhm.2023.106527

159. Дмитриевский, А.А. Перспективные материалы и технологии: коллективная монография / Ефремова Н.Ю., Овчинников П.Н., [и др.]; под ред. В. В. Рубаника. -Минск: ИВЦ Минфина, 2023. - 403 с.: ил. — ISBN 978-985-880-357-5.

160. Alao, A.-R. Nanoindentation characterization of the elasticity, plasticity and machinability of zirconia / A.-R. Alao, L. Yin // Materials Science and Engineering A. -2015. - V. 628. - P. 181-187. DOI: 10.1016/j.msea.2015.01.051.

161. Chokshi, A.H. The role of diffusion creep in the superplastic deformation of 3 mol% yttria stabilized tetragonal zirconia // Scripta materialia. - 2000. - V. 42. -P. 241248. DOI: 10.1016/S1359-6462(99)00340-1

162. Dmitrievskiy, A.A. Low-temperature degradation resistance and plastic deformation of ATZ ceramics stabilized by CaO / A.A. Dmitrievskiy, D.G. Zhigacheva, V.M. Vasyukov, P.N. Ovchinnikov // Journal of Physics: Conference Series. - 2021. - V. 2103. - P. 012075. doi:10.1088/1742-6596/2103/1/012075

Приложение 1

Патент. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУХСЛОЙНОЙ КОМПОЗИЦИОННОЙ КЕРАМИКИ НА ОСНОВЕ ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ, ОБЛАДАЮЩЕЙ ЗАПАСОМ ПЛАСТИЧНОСТИ И ВЫСОКИМИ ЗНАЧЕНИЯМИ ТВЕРДОСТИ И

ИЗНОСОСТОЙКОСТИ

Приложение 2 Акт использования результатов диссертационной работы

Общество с ограниченной ответственностью «Наноматериалы»

Россия, 392000, г. Тамбов, Защитный пер., д. 7

ОГРН 1126829006578

ИНН 6829085529 КПП 682901001

Тел.: [phone]

E-mail: [e-mail]

№ _JL_ от "22" июня 2025 г.

АКТ

о практическом применении результатов диссертационной работы Овчинникова Петра Николаевича

Диссертационная работа Овчинникова П.Н. на тему «Трансформационно-индуцированная пластичность наноструктурированной композиционной керамики на основе диоксида циркония» посвящена изучению закономерностей влияния добавки диоксида кремния на комплекс механических свойств циркониевой керамики, упрочненной оксидом алюминия (ATZ керамики).

Обнаружено, что введение добавки SiÜ2 в ATZ керамику способствует (при используемых технологических режимах ее изготовления) формированию наномасштабных кремнийсодержащих прослоек на границах зерен диоксида циркония, обеспечивая повышенную механоиндуцированную

трансформируемость тетрагональной фазы t-ZrOi и усиливая тем самым роль трансформационного механизма упрочнения и обеспечивая трансформационно-индуцированную пластичность. Разработанные керамики обладают повышенными пределами прочности на сжатие и на растяжение, увеличенными предельными деформациями и способностью к пластической деформации при комнатной температуре.

Разработанный диссертантом способ улучшения механических свойств композиционной керамики на основе диоксида циркония и развитые модельные представления о механизмах ее трансформационно-индуцированной пластичности могут быть применены для усовершенствования технологий изготовления изделий из композиционной циркониевой керамики, обладающих улучшенными механическими свойствами и повышенным ресурсом.

Генеральный директор ООО «Наноматериалы»