Способ получения двухслойной композиционной керамики на основе диоксида циркония, обладающей запасом пластичности и высокими значениями твердости и износостойкости

Изобретение относится к способам получения высокопрочных и износостойких композиционных керамик на основе диоксида циркония, стабилизированного в тетрагональной фазе, обладающих запасом пластичности при комнатных температурах и повышенной стойкостью к низкотемпературной деградации. Изобретение может быть использовано при изготовлении изделий конструкционного и медицинского назначений, подверженных механическим и трибологическим нагрузкам, в том числе, во влажной атмосфере (режущий инструмент, фильеры, волоки, подшипники, импланты и др.). Для получения двухслойной композиционной керамики готовят две порошковые смеси с весовыми соотношениями: 1) ZrO2:CaO:Al2O3 = 92,1:2,9:5; 2) ZrO2:CaO:Al2O3:SiO2 = 90,17:2,85:4,9:2,08. Смеси последовательно подвергают жидкому помолу в планетарной мельнице и усушке в печи при температуре 80 °С. Затем смеси послойно укладывают в пресс-форму так, чтобы толщина слоя, не содержащего SiO2 (смесь № 1), не превышала 10 % от толщины второго слоя (смесь № 2) и после спекания не превышала 200 мкм, и подвергают одноосному прессованию при давлении 500 МПа. Спекание производят в двухстадийном режиме: в течение 5 мин при температуре 1300 °С, затем в течение 4 ч при температуре 1200 °С. В полученной двухслойной композиционной керамике отсутствуют расслойные трещины, в обоих слоях более 90 % диоксида циркония находится в тетрагональной фазе, кристаллиты оксида алюминия распределены равномерно по объему матричного материала, средний размер кристаллитов ZrO2 и Al2O3 не превышает 150 нм и 200 нм соответственно. Технический результат изобретения – повышение предела прочности на сжатие (до 2,27±0,05 ГПа) и обеспечение запаса пластичности (не менее 0,16 % неупругой деформации) при комнатной температуре двухслойной керамики на основе диоксида циркония с сохранением высоких значений твердости 12,75±0,25 ГПа и низких значений интенсивности износа 4,16×10-7±0,23×10-7 мм3/Н×м поверхностного слоя.