Анотація:
МЕТА РОБОТИ - вивчення фазових рівноваг в потрійних тугоплавких оксидних системах, що вміщують оксиди Аl2О3, ZrO2 HfO2 та оксиди РЗЕ, як наукової основи для розробки нових матеріалів для медицини та енергетики, зокрема біоімплантатів та конструкційної кераміки. Вивчення ряду важливих з практичної точки зору трикомпонентних оксидних систем Аl2О3 HfO2-Ln2O3(Ln= Lа. Gd, Ег) в широкому інтервалі концентрації і температур, побудова діаграм стану досліджених систем, визначення умов утворення метастабільних фаз та вивчення фізико-хімічних та інших властивостей фаз, що утворюються в них . Визначення координат та вивчення структури потрійних евтектик з високим вмістом Аl2О3 в системах Аl2О3 HfO2-Ln2O3. Вищезазначені потрійні та евтектики було вивчено вперше. Створення монолітних біоімплантатів складного хімічного складу на основі метастабільних тетрагональних твердих розчинів ZrO2 які мають підвищену фазову стабільність до процесу „старіння" у вологих серед: відрізняються низьким ступенем зношення у парі з поліетиленом високого тиску. Створення багатошарових міцних (ониг до 1400 МПа). а також високопоруватих імплантатів каркасної побудови з біоактивним покриттям. ОБ'ЄКТ ДОСЛІДЖЕННЯ - тугоплавкі оксидні сполуки, їх взаємодія та властивості, технологія виготовлення матеріалів на їх основі.
МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ - відпал та загартування, ДТА в нейтральному середовищі до 2500 °С та ТА у повітрі з використанням сонячного нагріву до 3000°С, рентгенофазовий, петрографічний, мікроструктурний, локальний рентгеноспектральний та хімічний аналізи.
Вперше на основі систематичних досліджень фазових рівноваг побудовано повні діаграми стану систем АІ2О3-НfО2-РЗЕ2О3 (РЗЕ =Lа, Gd, Ег та У) в інтервалі температур 1250-2800 °С та усьому інтервалі концентрацій. Встановлено, що характерною рисою фазових рівноваг в системах є відсутність в них потрійних сполук, помітних областей потрійних твердих розчинів, а переважно евтектичний характер взаємодії. Вперше співставлено результати побудови діаграм стану систем АІ2О3-НfО2-РЗЕ2О3 та А12Оз-Zr2O-РЗЕ2Оз. Показано їхню подібність при наявності ряду відмінностей.
Досліджено фазові рівноваги в системі HfO2-Y2O3-Sm2O3 при 1250 та 1900 °С і побудовано ізотермічні перерізи цієї системи, які характеризуються наявністю твердих розчинів різної протяжності на основі вихідних компонентів. Побудовані діаграми стану є новим довідниковим матеріалом, необхідним для хіміків, фізиків, матеріалознавців, технологів для створення сучасних технологій одержання матеріалів для конструкційного та функціонального застосувань. Одержані результати вносять суттєвий внесок в розуміння характеру фізико-хімічної взаємодії компонентів в досліджених системах.
ЗА допомогою метода гідротермального синтезу в лужному середовищі розроблено технологію одержання нанорозмірних порошків складного фазового і хімічного складів на основі ZrO2 в системах ZrO2- Y2O3--Се02- А12Оз ZrO2- Y2O3--Се02- А12Оз-СоО, які дозволили виготовити ряд керамічних біоімплантатів комірчастої та каркасної будови, багатошарових симетричних композитів з нанесеним шаром біоактивного скла 45S5 Віоglass ®. а також головок ендопротезів. Порівняння характеристик розробленого матеріалу головок і керамічних заготовок ендопротезів (довготривала фазова стабільність, знос в парі тертя) і головок ендопротезів, що виготовляють фірми Меtoxit , Norton Desmar показало, що виготовлені ендопротези відповідають міжнародним стандартам ISО 13356 та ISО 7206.
КЛЮЧОВІ СЛОВА:
ФАЗОВІ РІВНОВАГИ, ОКСИДИ ЦИРКОНІЮ ТА ГАФНІЮ, ГІДРОТЕРМАЛЬНИЙ СИНТЕЗ, НАНОРОЗМІРНІ ПОРОШКИ, БІОІМПЛАНТАТИ КОМІРЧАСТОЇ ТА КАРКАСНОЇ БУДОВИ, ГОЛОВКИ ЕНДОПРОТЕЗІВ.
Опис:
СКОРОЧЕНИЙ ЗМІСТ ВИСНОВКІВ РЕЦЕНЗЕНТІВ.
Вперше досліджено фазові рівноваги і побудовано повні діаграми стану систем Аl2О3 HfO2 РЗЕ2О3 (РЗЕ = Lа. Gd, Ег та Y) у широкому інтервалі температур (1250-2800 °С) і концентрацій, які представлені у вигляді поверхонь ліквідусу та солідусу, ізотермічних і політермічних перерізів, схем реакцій. Встановлено, що характерною рисою фазових рівноваг в системах є відсутність в них потрійних сполук та помітних областей потрійних твердих розчинів. Виявлений переважно евтектичний характер взаємодії в цих системах відкриває перспективу одержання високотемпературних конструкційних матеріалів методом спрямованої кристалізації евтектик. За допомогою метода гідротермального синтезу в лужному середовищі розроблено технологію одержання нанорозмірних порошків складного фазового і хімічного складів на основі ZrO2 в системах ZrO2- Y2O3-СеО2 Аl2О3 та ZrO2-Y2O3-СеО2-Аl2О3-СоО, які дозволили виготовити ряд керамічних; біоімплантатів комірчастої та каркасної будови, багатошарових симетричних композитів з нанесеним шаром біоактивного скла 45S5 Віоglass, а також головок ендопротезів. Порівняння характеристик розробленого матеріалу головок і керамічних головок ендопротезів (довготривала фазова стабільність, знос в парі тертя) і головок ендопротезів, що виготовляють фірми Меtoxit , Norton Desmar показало, що виготовлені ендопротези відповідають міжнародним стандартам ІSО 13356 та ІSО 7206 .
ПРОПОЗИЦІЇ ПРО ДАЛЬШЕ ВИКОРИСТАННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ РОБОТИ.
Побудовані нові діаграми стану є довідниковим матеріалом, необхідним для фахівців різних галузей при створенні сучасних технологій одержання матеріалів конструкційного та функціонального застосування (термобар'єрні покриття, біоімплантати, елементи паливних комірок та інше). Розроблена технологія одержання об'ємних складних профільних оксидних керамічних композитів у системі ZrO2-Y2O3-СеО2-Аl2О3 буде використана при створенні біоімплантатів для стоматології, ортопедії, лицьової хірургії та кріопластики.