КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер 18-13-00025

НазваниеФизико-химические основы разработки высокотемпературных материалов на базе танталатов и гафнатов

РуководительГавричев Константин Сергеевич, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук, г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ 2021 г. - 2022 г. 

Конкурс Конкурс на продление сроков выполнения проектов, поддержанных грантами Российского научного фонда по приоритетному направлению деятельности Российского научного фонда «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами» (28).

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах, 03-601 - Химия новых неорганических функциональных и наноразмерных материалов

Ключевые словавысокотемпературные материалы, редкоземельные элементы, танталаты, гафнаты, структура, термические свойства, термодинамика

Код ГРНТИ31.17.15

СтатусУспешно завершен

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Тематика проекта продолжает оставаться актуальной, поскольку потребность в новых высокотемпературных материалах для авиации и энергетики только возрастает. Использование новых материалов позволит увеличить эффективность энергоустановок и длительность их эксплуатации. Надо отметить, что в последнее время значительно усилился интерес к влиянию взвешенных в воздухе частиц на долговечность термобарьерных покрытий (thermal barrier coating, ТВС), чему посвящен ряд обзоров в ведущих журналах (напр., [1-3]). Это связано с тем, что при высоких температурах в камере сгорания, взвешенные частицы оксидов (т.н. CMAS (calcium-magnesium-aluminum-silicate)) расплавляются и взаимодействуют с материалом покрытия, что приводит к преждевременному разрушению ТВС. В настоящее время основным материалом для термобарьерных покрытий деталей авиадвигателей и газотурбинных установок является стабилизированный иттрием диоксид циркония (7YSZ), который наряду с множеством полезных свойств имеет ряд недостатков. Среди них можно отметить ограничения, связанные со структурным фазовым переходом в ZrO2 и высокой ионной проводимостью по кислороду при повышенных температурах, что приводит к окислению внутренних частей из никелевого суперсплава и выходу изделия из строя. Кроме того, по имеющимся в литературе сведениям, ТВС на основе 7YSZ при высоких температурах достаточно активно взаимодействует со взвешенными в воздухе частицами оксидов системы CMAS (calcium-magnesium-aluminun-silicate). В проекте 18-13-00025 в качестве объектов исследования нами были выбраны ортотанталаты и гафнаты РЗЭ, которые менее подвержены указанным выше процессам. В добавление к полученной ранее информации об оптимальных параметрах получения ортотанталатов и гафнатов РЗЭ, мы предполагаем изучить влияние факторов, влияющих на образование однофазных танталатов состава RE3TaO7 (т.н. фазы 317). В системах RE2O3-Ta2O5 по литературным данным имеются соединения трех составов RETaO4, RE3TaO7 и RETa3O9, причем фазы 317 имеют достаточно широкую область гомогенности и более высокие по сравнению с ортотанталатами и соединениями RETa3O9 температуры плавления, что важно для технологии изготовления и эксплуатации покрытий. Особое значение для разработки технологий синтеза перспективных материалов, определения термического поведения и их взаимодействий с окружающей средой имеет исследование температурных зависимостей термодинамических функций. Эти функции, также как энтальпии образования соединений, необходимы для термодинамического моделирования свойств высокотемпературных материалов в температурном диапазоне, труднодоступных для количественных экспериментальных исследований. Данные по температурным зависимостям Ср(Т) ортотанталатов РЗЭ и гафнатов РЗЭ были впервые получены нами при выполнении проекта РНФ 18-13-00025 в широком температурном диапазоне с использованием трех независимых калориметрических методов, что повысило их достоверность. В области низких температур теплоемкость RE3TaO7 (RE= Nd, Eu, Tb, Dy, Ho, Lu, Y) была измерена методом релаксационной калориметрии в [4] в интервале 2-300 К, но она представлена в виде графика мелкого масштаба, из которого практически невозможно извлечь количественные значения Ср(Т), необходимые для моделирования. В этой работе показано, что в области самых низких температур, как и предполагалось, протекают переходы в антиферромагнитное состояние с энтропией перехода около 15 Дж К-1моль-1, которая значительно увеличивает энтропию и энергию Гиббса при стандартных условиях. Литературные данные по теплоемкости танталатов состава RE3TaO7 в области повышенных температур ограничены и противоречивы. В работе [5] приведены данные по теплоемкости RE3TaO7 (RE=Y, La-Gd, Dy, Ho, Er, Lu) веберитной модификации, из которых следует, что почти все танталаты, кроме танталатов иттрия и лантана претерпевали фазовый переход выше 700 К, хотя, судя по опубликованным фазовым диаграммам, они находились в стабильном фазовом состоянии. Приведенные в ряде работ данные по теплоемкости RE(I)2RE(II)TaO7 были получены расчетом по Нейману-Коппу, однако даже вид кривых Cp(T) свидетельствует об их малой достоверности. Данные по энтальпиям образования гафнатов RE2Hf2O7 лантана и гадолиния были получены в работе [6] методом растворения в расплаве. В работе [7] методом Кнудсеновской масс-спектрометрии при Т=2450 К определена энергия Гиббса образования гафнатов лантана, неодима и гадолиния RE2Hf2O7 из элементов. Выполненный нами анализ данных, полученных для гафнатов лантана и гадолиния со структурой пирохлора в работах [6] и [7], показал хорошее согласие величин энергии Гиббса образования при Т=298 К, что свидетельствует об их надежности и высоком качестве исследований. При выполнении нашего проекта предполагается выполнить исследования энтальпий растворения гафнатов РЗЭ со структурой пирохлора (Nd, Sm, Eu, Tb) и флюорита (Dy-Lu) методом дроп-калориметрии. Для проведения калориметрического эксперимента требуется уникальное оборудование, тщательная калибровка установки и длительное время для полного растворения и достижения равновесия в системе. Мы предполагаем выполнить эти исследования в течение двух лет. Наряду с изучением свойств самих покрытий, имеется значительное количество работ, посвященных т.н. environmental barrier coatings (EBC) – покрытий, защищающих изделия от воздействия химических факторов (соединений, получающихся в процессе горения топлива и веществ, попадающих в установки извне) (напр. [8]). Анализ современной литературы показал, что этой тематике уделяется большое внимание, хотя преимущественная часть исследований посвящена взаимодействию оксидов CMAS с покрытием из 7YSZ, а работ по гафнатам и танталатам РЗЭ, изучаемым в нашем проекте, практически нет. Между тем, активное создание многослойных ТВС диктует необходимость этих исследований, чему и будут посвящены работы в рамках продолжения проекта. Экспериментальное определение температурных зависимостей термодинамических функций соединений на основе РЗЭ, параметров их взаимодействия со взвешенными в воздухе оксидами и отсутствующих в литературе энтальпий образования, наряду с результатами изучения термического расширения и теплопроводности позволит выполнить модельное термодинамическое описание и прогнозирование процессов в термобарьерных материалах на основе танталатов и гафнатов РЗЭ. В данном проекте предполагается выполнить изучение изменения параметров кристаллической решетки соединений RE3TaO7 методом высокотемпературной рентгенографии и температуропроводности (для расчета теплопроводности) методом лазерной вспышки. Эти параметры необходимы для полноценного описания термобарьерных материалов и результаты по их исследованию часто публикуются в ведущих материаловедческих журналах. В настоящем проекте предполагается продолжить исследование твердых растворов замещения на основе гафнатов РЗЭ Ln2Hf2O7( Ln = Nd, Sm, Eu), свойства которых могут заметно варьироваться в зависимости от содержания оксида РЗЭ. В частности, твердые растворы в области широкого изоморфизма Nd2Hf2O7-Nd2O3 демонстрируют вакансионный кислород-ионный и протонный транспорт, а в области HfO2-Nd2Hf2O7 - междоузельный. У междоузельных проводников появляется люминесценция. В области широкого изоморфизма твердых растворов на основе Ln2Hf2O7( Ln = Nd, Sm, Eu) изменяются также такие свойства, как теплопроводность и коэффициент термического расширения. Литература [1] G.Costa et al.// J. Amer. Ceram. Soc. 102(5)(2019)2948-2964 [2] G. Mehboob et al. // Ceramics International 46(7)(2020)8497-8521 [3] R. Vassen et al. // J. Amer. Ceram. Soc. 2020, V.104(1)463-471 [4] M. Wakeshima et al. // Journal of Physics: Condensed Matter, 2004, V.16, 2104-2116 [5] А.Н. Клименко и др. // Изв. АН СССР. Сер. Неорган.материалы, 1988, Т.24, №6, С.1652-1654 [6] S. Ushakov et al. // J.Amer.Ceram.Soc. 2007, V.90, P.1171-1176 [7] V.A. Vorozhtcov et al. // J. Mater.Res. 34(2019)3326-3336 [8] D.L. Poerschke et al. // Annu. Rev. Mater. Res. 47(2017) 16.1–16.34

Ожидаемые результаты
В ходе реализации проекта предполагается получить следующие научные результаты. 1. Будут определены оптимальные условия получения фаз RE3TaO7 (RE=La-Lu, Y) со структурой веберита и флюорита. 2. На основании измерений теплоемкости калориметрическими методами будут определены температурные зависимости термодинамических функций (энтропии, изменения энтальпии и приведенной энергии Гиббса) в диапазоне температур 4(2)-1300 К и представлены в табличном и аналитическом виде для экстраполяции в область более высоких температур (до 2300 К). 3. На основании измерений энтальпии растворения в расплаве при высоких температурах будут определены энтальпии образования гафнатов РЗЭ RE2Hf2O7 (RE=La-Lu, Y) и танталатов RE3TaO7 (RE=Y, Lu). На основании этих величин и полученных ранее в ходе выполнения проекта величин энтропии и изменения энтальпии будут рассчитаны температурные зависимости энергии Гиббса образования. 4. Предполагается установить последовательность и параметры процессов, а также фазовый состав продуктов взаимодействия оксидов CMAS (calcium-magnesium-aluminum-silicate) с гафнатами РЗЭ при нагревании с использованием методов ДСК и РФА. 5. Будет выполнена оценка возможности протекания твердофазных процессов с участием гафнатов РЗЭ с диоксидом кремния и оксидом алюминия с использованием аппроксимации имеющихся экспериментальных теплоемкостей и энтальпий и термодинамических моделей на основе функций Эйнштейна, в том числе при наличии аномалий теплоёмкости. 6. На основании измерения параметров кристаллической решетки танталатов RE3TaO7 в области 300-1300 К методом высокотемпературной рентгенографии будут определены температурные зависимости параметров кристаллических решеток и рассчитаны коэффициенты термического расширения. 7. На основании измерения температуропроводности RE3TaO7 в области 300-1300 К и измеренных в проекте температурных зависимостей теплоемкости будет рассчитана их теплопроводность. 8. Впервые будут исследованы процессы окисления-восстановления переменновалентных лантаноидов в гафнатах РЗЭ методами ЭПР и КР-спектроскопии. Будет продемонстрирована тенденция к восстановлению катионов РЗЭ, находящихся в подрешетке гафния, при температурах синтеза 1450-1600ºС. При использовании оптимальных температур окисления Ln2+ до Ln3+ будет разработана методика выделения чисто кислород-ионной составляющей проводимости без проведения трудоемкого эксперимента по определению общей проводимости в зависимости от парциального давления кислорода. 9. Впервые будет проведено исследование композитных материалов состава (Nd2-xHfx)Hf2O7+x/2 (x = 0.2, 0.32, 0.39) + HfO2 как перспективных кислород-ионных проводников, люминофоров и термически стойких материалов. 10. Будет показано, что композиты показывают более высокие значения кислород-ионной проводимости, превышающие проводимость вакансионных проводников Nd2(Hf2-xNdx)O7-x/2 (x = 0, 0.1). 11. Впервые будут созданы карты кислород-ионной (вакансионной, междоузельной), а также протонной проводимости для систем Nd2O3-MO2 (M = Zr, Hf), в которых будет проведено сопоставление традиционных материалов для ТОТЭ – MO2 (M =Zr, Hf), легированных Nd, и пирохлоров с различным содержанием Nd2O3. Общим результаты исследований в рамках проекта РНФ 18-13-00025 и его продолжения: 1. Определение методов получения танталатов и гафнатов РЗЭ заданного фазового состава. 2. Создание комплекса термодинамических данных, включающего полученные в ходе выполнения проекта и литературные данные по: 2.1. температурным зависимостям теплоемкости, энтропии, изменения энтальпии и приведенной энергии Гиббса соединений РЗЭ состава RETaO4, RE3TaO7 и RE2Hf2O7; 2.2. величинам энтальпий образования танталатов и гафнатов состава RETaO4, RE3TaO7 и RE2Hf2O7; 2.3. величинам, характеризующим взаимодействие веществ, входящих в термобарьерные материалы, с оксидами CMAS при высоких температурах. 3. Создание термодинамических моделей, которое позволит определить стабильность высокотемпературных материалов на базе танталатов и гафнатов РЗЭ и оценить вероятность протекания реакций с продуктами сгорания топлива и взвешенными в воздухе частицами оксидов. 4. Определение параметров термического расширения и теплопроводности танталатов и гафнатов РЗЭ, которые необходимы при создании новых, в том числе многослойных, термобарьерных покрытий. 5. Создание карты кислород-ионной (вакансионной, междоузельной), а также протонной проводимости для систем Nd2O3-MO2 (M = Zr, Hf).

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
В течение 2021 года при выполнении проекта РНФ получены следующие результаты. Синтез образцов состава RE3TaO7 (RE = La-Gd, Y и дополнительно Tb) выполнен методом соосаждения гидроксидов в стехиометрических соотношениях по металлам RE:Ta = 3:1 с последующим ступенчатым прокаливанием с окончательной температурой 1723 К (1450°С) в течение 4 час. Отработаны оптимальные параметры синтеза танталатов состава RE3TaO7 для получения заданного фазового состава. Время и температуры прокаливания определены на основе (1) изучения последовательной дегидратации, (2) взаимодействия образовавшихся наноразмерных оксидов металлов и (3) последующей рекристаллизации методом ДСК/ТГ с рентгенофазовым анализом промежуточных и окончательного продуктов. Показано, что удаление воды и гидроксильных групп из аморфного осадка происходит в интервале температур 373-1073 К (100 – 800°С), затем в области температур 1173-1273 К (900-1000°С) происходит взаимодействие обезвоженных оксидов металлов с образованием наноразмерного танталата РЗЭ. Окончательное образование кристаллического танталата происходит в районе температуры 1673 К (1400°С) (по данным ДТА, РФА и РЭМ). Состав полученных танталатов рассчитан из содержания оксидов металлов в исходных растворах, определенных весовым методом (как оказалось, применить метод ИСП МС для анализа RE3TaO7 не представляется возможным). Дополнительно составы образцов и их чистота были исследованы методом РЭС. Необходимо отметить, что особое внимание уделялось однофазности образцов, поскольку в ряду RE3TaO7 дважды происходит смена структуры стабильной фазы. Измерение теплоемкости синтезированных и идентифицированных однофазных образцов RE3TaO7 (RE = La-Gd) выполнено методами релаксационной (2 – 35 K), адиабатической (8 – 340 K) и дифференциальной сканирующей калориметрии (310 – 1350 K). Полученные тремя независимыми калориметрическими методами температурные зависимости теплоемкости были согласованы, что позволило значительно повысить достоверность полученных величин. Показано, что данные методов в областях взаимного пересечения хорошо согласуются между собой по абсолютным величинам и по первым производным теплоемкости. Полученные температурные зависимости теплоемкостей образцов сглажены с применением математической обработки с использованием различных методов, в том числе по программе CpFit, разработанной с участием одного из исполнителей проекта. В результате математической обработки данные по теплоемкости были представлены как в численном, так аналитическом виде. Из сглаженных данных по теплоемкости рассчитаны термодинамические функции танталатов RE3TaO7 (приращение энтальпии, энтропия и приведенная энергия Гиббса) в области температур 0 -1350 K. Проведен анализ вклада в теплоемкость аномалии Шоттки – результата взаимодействия частично заполненного 4f-электронного уровня лантаноида с кристаллическим полем соединения. Сверх плана выполнены измерения теплоемкости образца Tb3TaO7 всеми тремя калориметрическими методами. Выполнены измерения температурных зависимостей параметров кристаллических решеток танталатов в интервале температур 298-1273 К и оценены значения объемных коэффициентов термического расширения – относительного β (298) и текущего β(Т), а также относительное объемное расширение ТЕ(V)%. Показано, что термическое расширение носит положительный характер. Методом лазерной вспышки определена температуропроводность на прессованных и отожженных таблетках танталатов РЗЭ RE3TaO7 (RE=La-Gd, Y) лантаноидов, гидростатическим методом определена их плотность и, с использованием полученных нами данных по теплоемкости, рассчитана теплопроводность в области температур 298-1073 К. С помощью рентгенофазового анализа и дифференциальной сканирующей калориметрии изучено взаимодействие оксидов группы CMAS (оксиды кальция, магния, алюминия и кремния) с гафнатами самария, гольмия и иттрия прокаливанием этих соединений (диоксид кремния в кристаллическом и аморфном состоянии) при температурах 1073, 1273, 1473 и 1673 К. Показано, что взаимодействия с оксидом магния не наблюдается, все вещества взаимодействуют с оксидом кальция при 1473 К и выше. При температуре 1673 К Ho2O3·2HfO2 взаимодействует с диоксидом кремния и оксидом алюминия, а гафнат самария и Y2O3·2HfO2 при 1673 К устойчивы по отношению к оксидам кремния и магния, но взаимодействуют с оксидом алюминия. Методами калориметрии сброса и растворения в расплаве оксидов были измерены энтальпии сброса и растворения для диоксида гафния и гафнатов редкоземельных элементов со структурой пирохлора RE2Hf2O7, где RE = La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Er. На основе этих данных и литературных данных были получены значения энтальпий образования из оксидов гафнатов редкоземельных элементов со структурой пирохлора RE2Hf2O7, где RE = La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Er. Впервые экспериментально были получены значения энтальпии образования для RE2Hf2O7, (где RE = Nd, Eu, Er). Наблюдали более положительные значения энтальпии образования при уменьшении ионного радиуса редкоземельного элемента, что согласуется с литературными данными для цирконатов и титанатов редкоземельных элементов. Твердые растворы Ln2(Hf2-xLnx)O7-x/2 (Ln = Sm, Eu; x=0.1) получены с использованием метода механоактивации оксидных смесей и последующего синтеза при 1450 и 1600 ºC в течение 4 ч, соответственно. Методы электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), спектроскопии комбинационного рассеивания (КР), рентгеноструктурного анализа (РСА) с уточнением по Ритвельду, сканирующая электронная микроскопия и импеданс-спектроскопия использованы для исследования образцов. Впервые с использованием ЭПР-спектроскопии исследован процесс окисления–восстановления европия в твердых растворах на основе гафната европия. Согласно данным ЭПР, в пирохлоре Eu2(Hf2-xEux)O7-x/2 (x=0.1) процесс окисления-восстановления наиболее легко происходит для катионов европия, находящихся в позициях гафния внутри кислородных октаэдров Hf1-xEuxO6. При температуре 840˚С в течение 24 ч на воздухе происходит полное окисление Eu2+ до Eu3+ в высокосимметричных позициях. Тем не менее, некоторое количество Eu2+ сохраняется в несимметричной позиции внутри полиэдров EuO8. Только для пирохлоров с двумя позициями Eu2+ (симметричной (внутри Hf1-xEuxO6) и несимметричной (внутри EuO8)), в отличие от флюорита, может быть реализован сигнал ЭПР Eu2+ при g 4.6 (1628 Гс). В твердом растворе Sm2(Hf2-xSmx)O7-x/2 (x=0.1) двухвалентный самарий содержится в незначительном количестве. Исследована проводимость в сухом и влажном воздухе кислород-ионных проводников Ln2(Hf2-xLnx)O7-x/2 (Ln = Sm, Eu; x=0.1). Протонная составляющая проводимости отсутствует. Общая проводимость у Eu2(Hf2-xEux)O7-x/2 (x=0.1) выше на порядок, чем у Sm2(Hf2-xSmx)O7-x/2 (x=0.1) и составляет ~ 1×10-3 См/см при 740 ºС. После окисления при 840˚С в течение 24 ч на воздухе твердых растворов Ln2(Hf2-xLnx)O7-x/2 (Ln = Sm, Eu; x=0.1), их общая проводимость уменьшается в 2.5-6 раз за счет снижения количества кислородных вакансий и ионов Ln2+ как результат их окисления. Для твердого раствора гафната европия, в отличие от Sm2(Hf2-xSmx)O7-x/2 (x=0.1), методом РСА с уточнением по Ритвельду установлен его частичный распад в процессе окисления с образованием незначительных количеств наноразмерных оксидов европия и гафния. Аномальное поведение диэлектрической проницаемости на низких частотах при ~800 ˚С твердого раствора гафната европия Eu2(Hf2-xEux)O7-x/2 (x=0.1) предложено связать с изменениями в кислородной подрешетке пирохлора в результате окисления двухвалентного европия и частичным заполнением вакансий кислорода при этих температурах Получены температурные зависимости общей проводимости от парциального давления кислорода для (Nd2-xZrx)Zr2O7+x/2 (x = 1.27, 0.96) стабилизированных флюоритов (10, 15 мол.% Nd2O3, соответственно), (Nd2-xZrx)Zr2O7+x/2 (x = 0.67, 0.4, 0.2) ( твердые растворы с замещением неодима цирконием), а также для Nd2Hf2O7 пирохлора. Представлена 3D карта кислород-ионной проводимости для большинства составов в Nd2O3-ZrO2 системе. Значительное возрастание проводимости подтверждено для (Nd2-xZrx)Zr2O7+x/2 (x = 1.27) флюорита и (Nd2-xZrx)Zr2O7+x/2 (x = 0.4, 0.2) пирохлоров. Высокая кислород-ионная проводимость твердых растворов (Nd2-xZrx)Zr2O7+x/2 (x = 1.27) и (Nd2-xZrx)Zr2O7+x/2 (x = 0.4, 0.2) может быть связана с присутствием фаз с разной степенью структурного беспорядка (в виде нанодоменов тетрагональной фазы в матрице флюорита или в виде нанодоменов флюорита в матрице пирохлора) в области широкого изоморфизма ZrO2 - Nd2Zr2O7. Получены композитные материалы (Nd2-xHfx)Hf2O7+x/2 + HfO2 и исследована их структура и электрические свойства. Исследование структуры методами РСА и Рамановской спектроскопии показало, что эти твердые растворы являются композитами и представляют собой смесь твердых растворов. Присутствие γ2 - HfO2 установлено только с использованием КР, и свидетельствует о том, что γ2 - HfO2 в композитах находится в виде нанодоменов. При исследовании кислород-ионной проводимости композитов и твердых растворов на основе Nd2Hf2O7 показано, что максимальной проводимостью среди этих материалов обладают композиты (Nd2-xHfx)Hf2O7+x/2 (x= 0.2, 0.32, 0.39), в которых HfO2 находится в количестве 4-16%. С использованием метода механической активации исходных оксидов и последующего отжига при 1350º С, 24 ч, синтезирована плотная керамика Er2Hf2O7 со структурой флюорита. Методом импеданс-спектроскопии исследована ее проводимость и диэлектрическая проницаемость. Показано, что флюорит Er2Hf2O7 является кислород-ионным проводником с проводимостью 5×10-5 См/см при 700 ºС. Зависимость диэлектрической проницаемости на низких частотах показывает, что соединение не имеет фазовых переходов и процессы окисления-восстановления материала на воздухе отсутствуют. С помощью моделей, основанных на суммах функций Эйнштейна, аппроксимированы имеющиеся экспериментальные данные по теплоемкостям гафнатов Ln2Hf2O7 (Ln = La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, структура пирохлора), Ln2O3∙2HfO2 (Ln=Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, структура флюорита) а также танталатов M-LnTaO4 (Ln=Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er) и M’-LnTaO4 (Ln=Tm, Yb, Lu). Полученные зависимости пригодны для T=0-1300 K и T=0-400 K для гафнатов и танталатов соответственно. Они не требуют дополнительных термов для аппроксимации аномальных вкладов в Cp при T>20 K. Также были оценены аномальные вклады в теплоёмкость при T<350 K с последующей их аппроксимацией многоуровневой моделью Шоттки. Для La2Hf2O7, Nd2Hf2O7, Gd2HfO7 и Yb2O3∙2HfO2 с использованием имеющихся в литературе энтальпий образования были рассчитаны их энергии Гиббса образования, затем использованные для оценки возможности их взаимодействия с оксидами алюминия и кремния при T=298.15-1000 K. Возможно взаимодействие всех четырёх соединений с Al2O3, для расчётов с участием SiO2 не хватает надёжных оценок энергий Гиббса образования силикатов лантаноидов. Предварительные расчёты показывают возможность взаимодействия Gd2HfO7 и Yb2O3∙2HfO2 с диоксидом кремния, в случае La2Hf2O7, Nd2Hf2O7 энергия Гиббса реакции с образованием Ln2SiO5 положительна. Но всё равно нельзя исключать возможность реакции с SiO2 из-за грубости используемых оценок энергии Гиббса образования силикатов лантаноидов. Показатели по количеству публикаций перевыполнены. Опубликовано 14 статей в журналах, индексируемых в Web of Science, из них 3 статьи в журналах первого квартиля (Ceramics International, Journal of Chemical Thermodynamics). Обзор по свойствам танталатов РЗЭ принят к публикации в 2022 году в Журнале неорганической химии. Результаты проекта были доложены на конференции в Кракове (6th International Symposium on Surface Imaging/ Spectroscopy of the Solid/ Liquid Interface, Krakow, Poland, 6-9.06.2021) и на 3 конференциях в России. Конференция в Казани было перенесена на 2022 г. Информация о наиболее важных результатах, полученных в проекте, размещена в сети Интернет на сайтах: РАН 25.11.2021 (http://www.ras.ru/news/shownews.aspx?id=d9046987-71fd-4ec0-8be6-e850fcc7def8), Наука.ТАСС 25.11.2021 (https://nauka.tass.ru/nauka/13022241), РНФ 26.11.2021 (https://rscf/news/chemistry/rossiyskie-uchenye-issledovali/), Рамблер 27.11.2021 (https://news.rambler.ru/science/46654742-issledovany-novye-materialy-dlya-effectivnyh-termobarernyh-pokrytiy-gazoturbinnyh-ustanovok/), Год Науки и технологий РФ 26.11.2021 (годнауки.рф/news/10111/), InScience 30.11.2021 (https://inscience.news/ru/article/russian-science/8187), в Научном микроблоге базы данных результативности деятельности научных организаций Минобрнауки России 27.11.2021 (https://sciencemon.ru/office/org/blog/259823/) на сайте ИОНХ РАН 29.11.2021 (http://www.igic.ras.ru/press_release_29_11_2021.php)

 

Публикации

1. А.В. Гуськов, П.Г. Гагарин, В.Н. Гуськов, А.В. Тюрин, А.В. Хорошилов, К.С. Гавричев Thermodynamic Functions of Terbium Hafnate Russian Journal of Inorganic Chemistry, Vol. 66, No. 6, pp. 861–867 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1134/S0036023621060103

2. А.В. Гуськов, П.Г. Гагарин, В.Н. Гуськов, А.В. Тюрин, А.В. Хорошилов, К.С. Гавричев Термодинамические свойства танталата гадолиния Gd3TaO7 Russian Journal of Physical Chemistry A., - (год публикации - 2022)

3. А.В. Гуськов, П.Г. Гагарин, В.Н. Гуськов, А.В. Тюрин, К.С. Гавричев Теплоемкость и термодинамические функции твердого раствора Lu2O3 · 2HfO2 Доклады Российской академии наук. Химия, науки о материалах, том 498, с. 83–87 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.31857/S2686953521050083

4. А.В. Гуськов, П.Г. Гагарин, В.Н. Гуськов, А.В. Тюрин, К.С. Гавричев Thermodynamic Properties of Sm2Hf2O7 Russian Journal of Inorganic Chemistry, V.66, №10, P.1512-1518 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1134/S0036023621100077

5. А.В. Гуськов, П.Г. Гагарин, В.Н. Гуськов, А.В. Хорошилов, К.С. Гавричев Heat Capacity and Thermal Expansion of Lanthanum Hafnate Russian Journal of Inorganic Chemistry, Vol. 66, No. 7, pp. 1017-1020 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1134/S0036023621070056

6. А.В. Гуськов, П.Г. Гагарин, В.Н. Гуськов, А.В. Хорошилов, К.С. Гавричев Thermal properties of solid solutions Ln2О3‧2HfO2 (Ln = Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) at 300–1300 K Ceramics International, V.47, P.28004-28007 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.06.125

7. А.В. Гуськов, П.Г. Гагарин, В.Н. Гуськов, А.В. Хорошилов, К.С. Гавричев Heat Capacity and Thermal Expansion of Samarium Hafnate Inorganic Materials, V.57, №10, P.1015-1019 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1134/S0020168521100046

8. А.В. Гуськов, П.Г. Гагарин, В.Н. Гуськов, А.В. Хорошилов, К.С. Гавричев, Thermal Expansion and Thermodynamic Functions of Europium Hafnate at 298–1300 K Russian Journal of Inorganic Chemistry, V.66, №11, P.1710-1713 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1134/S0036023621110085

9. А.В. Егорышева, Е.Ф. Попова, А.В. Тюрин, А.В. Хорошилов Synthesis and Thermodynamic Properties of the Ln2CrTaO7 (Ln = Sm, Gd, Y) Pyrochlores Russian Journal of Inorganic Chemistry, V.66, №11, P.1649-1659 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1134/S003602362111005X

10. А.В. Егорышева, О.Г. Эллерт, Е.Ф. Попова, А.В. Тюрин, А.В. Хорошилов, Д.И. Кирдянкин, К.С. Гавричев Heat capacity, thermodynamic and magnetic properties of the pyrochlore-like compounds RE2FeTaO7 Journal of Chemical Thermodynamics, V.161, 106565 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1016/j.jct.2021.106565

11. А.В. Шляхтина, Н.В. Лысков, А.Н. Щеголихин, И.В. Колбанев, С.А. Черняк, Е.Ю. Конышева Valence state of europium and samarium in Ln2Hf2O7 (Ln = Eu, Sm) based oxygen ion conductors Ceramics International, V.47, P.26898-27906 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.06.099

12. П.Г. Гагарин, А.В. Гуськов, В.Н. Гуськов, А.А. Ашмарин, Л.Х. Балдаев, Е.Г. Сазонов, А.В. хорошилов, К.С. Гавричев Heat Capacity and Thermal Expansion of M-EuTaO4 Inorganic Materials, Vol. 57, No. 2, pp. 197-202 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1134/S0020168521020060

13. П.Г. Гагарин, А.В. Гуськов, В.Н. Гуськов, А.В. Хорошилов, К.С. Гавричев, В.К. Иванов Heat Capacity and Thermal Expansion of M-Terbium Orthotantalate Doklady Physical Chemistry, V.499, P.1, P.70-72 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1134/S0012501621070010

14. В.Н. Гуськов, К.С. Гавричев Heat Capacity, Thermal Expansion, and Other Thermodynamic Properties of Monoclinic Lanthanide Orthotantalates: A Review Russian Journal of Inorganic Chemistry, V.66, №13, P.1-26 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1134/S0036023621130088

15. А.В. Гуськов Термическое расширение и теплоемкость твердых растворов Ln2O3*HfO2 (Ln=Dy-Lu) при 300-1300 К 18-я Российская конференция молодых научных сотрудников и аспирантов «Физико-химия и технология неорганических материалов» (с международным участием)., 18-я Российская конференция молодых научных сотрудников и аспирантов «Физико-химия и технология неорганических материалов» (с международным участием). ИМЕТ РАН, 2021 (год публикации - 2021)

16. А.В. Гуськов, П.Г. Гагарин, А.В. Тюрин, А.В. Хорошилов Термическое расширение и термодинамические свойства гафната европия Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов 2021». Секция Химия., Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов 2021». Секция Химия. М.:Изд. Перо, с.92 (год публикации - 2021)

17. А.В. Шляхтина, Н.В. Лысков. А.Н. Щеголихин, Е. Гомез, Ж. Арбантес Relationship between oxygen-ion conductivity and luminescence of solid solutions in the ZrO2-Nd2Zr2O7 system with their local heterogeneity 6th International Symposium on Surface Imaging/Spectroscopy at the Solid/Liquid Interface, 6th International Symposium on Surface Imaging/Spectroscopy at the Solid/Liquid Interface, Krakow, Poland, Book of Abstracts, p.163 (год публикации - 2021)

18. П.Г. Гагарин Теплоемкость и термическое расширение ортотанталата тулия 18-я Российская конференция молодых научных сотрудников и аспирантов «Физико-химия и технология неорганических материалов» (с международным участием)., 18-я Российская конференция молодых научных сотрудников и аспирантов «Физико-химия и технология неорганических материалов» (с международным участием). ИМЕТ РАН. 30.11-03.12.2021 (год публикации - 2021)

19. П.Г. Гагарин, А.В. Гуськов, А.В. Тюрин, А.В. Хорошилов Теплоемкость и термическое расширение ортотанталата европия. 9 Конференция молодых ученых по общей и неорганической химии: Тезисы докладов конференции, 312 с., 9 Конференция молодых ученых по общей и неорганической химии: Тезисы докладов конференции, М.: МЕСОЛ, 2021, с.155 (год публикации - 2021)

20. - Ученые выявили наиболее эффективные термобарьерные покрытия газотурбинных установок Наука ТАСС, 25.11.2021 17:51 (год публикации - )

21. - Российские ученые исследовали новые материалы для эффективных термобарьерных покрытий газотурбинных установок Российская академия наук, 25.11.2021 (год публикации - )

22. - Исследованы новые материалы для эффективных термобарьерных покрытий газотурбинных установок Рамблер, 27.11.2021 (год публикации - )

23. - Описаны новые высокотемпературные материалы InScience, 30.11.2021 (год публикации - )

24. - Российские ученые исследовали новые материалы для эффективных термобарьерных покрытий газотурбинных установок РНФ, 26.11.2021 (год публикации - )

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Образцы танталатов RE3TaO7 (RE=Dy-Lu) синтезированы методом обратного осаждения с последующим ступенчатым отжигом. Структура, стехиометрия по металлам, наличие примесей и морфология образцов изучены методами РФА, ИСП-МС, РФЭС, рентгеновского микроанализа и РЭМ. Процесс фазообразования изучен методом дифференциальной сканирующей калориметрии с промежуточным анализом состава методом РФА. Теплоемкости RE3TaO7 (RE=Dy-Lu) впервые измерены методами релаксационной, адиабатической и дифференциальной сканирующей калориметрии в области температур 2-1750 К. В области самых низких температур обнаружены аномалии, связанные с магнитными превращениями. Аномалий в области выше 20 К, связанных со структурными превращениями, в изученных соединениях не обнаружено. Полученные данные сглажены и представлены в табличном и аналитическом виде. Рассчитаны температурные зависимости энтропии, изменения энтальпии и приведенной энергии Гиббса. По методу Веструма на основании измеренных зависимостей теплоемкости магнитных и диамагнитных соединений оценены температурные зависимости аномальной теплоемкости Шоттки. Методом низко- и высокотемпературной рентгеновской дифракции для выбранных гафнатов РЗЭ определены параметры термического расширения кристаллической решетки, на основании анализа которых подтверждена корректность использования метода Веструма в широком температурном диапазоне. Рассчитаны энергии Гиббса образования гафнатов и танталатов РЗЭ из элементов и из оксидов в области высоких температур. Сделаны выводы о том, что все изученные танталаты RE3TaO7 стабильны в диапазоне температур 300-2000 К относительно возможного распада на простые оксиды. Сделать обоснованные выводы относительно распада RE3TaO7 на оксид РЗЭ и соответствующий ортотанталат затруднительно из-за больших ошибок приведенных в литературе данных по энтальпиям образования. Расчет энергии Гиббса образования пирохлоров состава RE2Hf2O7 показал, что ее значение уменьшается с уменьшением радиуса лантаноида, а для твердых растворов RE2O3.2HfO2 – возрастает. Методом высокотемпературной рентгеновской дифракции впервые определены параметры элементарных ячеек RE3TaO7 (RE=Dy-Lu) в области температур 300-1273 К, которые описаны линейными зависимостями. На основании полученных значений рассчитаны объемный и линейный коэффициенты термического расширения. Для изученных соединений объемный КТР находится в пределах 2.84–3.25·10-5K-1. Значения линейного КТР лежат в пределах 9.45–10.2·10-6K-1, что соизмеримо со значениями для YSZ и других материалов термобарьерных покрытий. Температуропроводность танталатов RE3TaO7 (RE=Dy-Lu) изучена методом лазерной вспышки в области температур 300-1300 К. Температурные зависимости температуропроводности варьируются в пределах 0.13-0.18 м2/сек и имеют вид кривых с широким минимумом при 600-1000 К. Теплопроводность танталатов RE3TaO7 (RE=Dy-Lu) проявляет общую тенденцию к возрастанию в пределах 0.6-0.9 Wm-1K-1. Для определения химической стойкости к возможному взаимодействию изучаемых сложных оксидов с оксидами группы CMAS при высоких температурах выполнены отжиги образцов смеси оксидов Ca, Al, Mg и Si с гафнатами со структурой пирохлора и дефектного флюорита. Фазовый состав определяли на Курчатовском источнике синхротронного излучения с двумерным CCD-детектором Rayonix SX165. Определение фазового состава проводили с использованием базы данных PDF-4+ с помощью метода корундовых чисел. В результате выполненных исследований было установлено, что (1) оксид магния не взаимодействует с гафнатами при температурах 800-1400С; (2) оксид кальция начинает разрушать гафнаты уже при температуре 1200С за счет образования расплава; (3) кристаллические и стеклообразные оксиды кремния, также как и оксид алюминия, начинают взаимодействовать с двойными оксидами только при температуре 1400С; (4) уточнено, что реакционная активность Ho2O3·2HfO2 и Y2O3·2HfO2 по отношению к SiO2 близка. Изучение взаимодействия оксидов CMAS на поверхности керамических таблеток из гафнатов гадолиния (пирохлор) и диспрозия (дефектный флюорит) при 1400°С (8 ч) проводили с помощью электронной микроскопии и EDX-анализа. Судя по микрофотографиям, оксид кальция плавится и растекается по поверхности гафната РЗЭ, в то время как оксиды Al, Mg и Si находятся на поверхности в виде отдельных частиц. Для оценки глубины взаимодействия оксидов с гафнатами изучали сколы таблеток, на которых глубокого взаимодействия оксидов с гафнатами не обнаружено. При изучении фазового состава полученных продуктов взаимодействия оксидов CMAS с гафнатами методом РФА определено, что при температуре 1400°С во всех случаях происходило взаимодействие, хотя полнота взаимодействия невелика и не превышала нескольких процентов. Методом калориметрии сброса в расплав измерены энтальпии образования для RE2O3·2HfO2, где RE=Tb, Dy, Tm-Lu, Y. С использованием экспериментальных и литературных данных для RE2O3 и HfO2 впервые определены энтальпии образования из оксидов и из элементов для RE2O3·2HfO2, где RE=Tb, Tm, Lu. Характер изменения энтальпии образования в ряду РЗЭ согласуется с литературными данными для цирконатов и титанатов RE2M2O7. В работе уточнены значения энтальпии образования RE2O3 (RE=Nd, Eu, Gd) и HfO2. Методом калориметрии сброса в расплав получены значения энтальпии образования танталатов RE3TaO7 (RE=Lu) и RETaO4 (RE=Dy, Ho). Для Lu3TaO7 значение энтальпии образования наиболее положительно в ряду RE3TaO7. При увеличении атомного радиуса для танталатов RE3TaO7 наблюдаются более отрицательные значения энтальпии образования. Относительно соединений RETaO4, сделать выводы затруднительно, поскольку литературные данные по энтальпиям образования RETaO4 характеризуются большой ошибкой. Изучены структура и теплофизические свойства образцов (Nd2-xHfx)Hf2O7+x/2 (x = 0.2, 0.32, 0.39, 1.14). Проведено сопоставление свойств керамик (x = 0.2, 1.14) и твердых растворов (x = 0, 0.10). Самой низкой теплопроводностью из всех изученных керамических материалов обладал состав с x = 0.20, что объяснено уменьшением длины свободного пробега фононов. Вклад в двукратное уменьшение теплопроводности этой керамики, по сравнению с Nd2Hf2O7и 7YSZ, вносят дополнительные центры рассеяния фононов. Изучение структуры и транспортных свойств гафнатов РЗЭ Ln2Hf2O7 (Ln = La, Nd-Gd) показало, что наибольшей кислород-ионной проводимостью, близкой к проводимости Gd2Zr2O7, обладает гафнат гадолиния. Протонная проводимость среди чистых гафнатов установлена лишь у Nd2Hf2O7 и, частично, у Gd2Hf2O7 (при температурах меньше 440°С). Показано, что в ряду Ln2Hf2O7 кислород-ионная проводимость возрастает с уменьшением ионного радиуса лантаноида. Изучение проводимости образцов La2Hf2O7 и твердого раствора La2(Hf2-xLax)O7-x/2 (x = 0.1) методами импеданс-спектроскопии и четырех-зондового метода в различных атмосферах позволило получить данные о протонной составляющей проводимости в гафнатах РЗЭ. Сделан вывод о влиянии вакансий кислорода в 48f позициях структуры пирохлора на появление протонного вклада у La2(Hf2-xLax)O7-x/2 (x = 0.1) и установлено, что он связан только с гидратацией кислородных вакансий, а вклад поверхностной электронной проводимости отсутствует. Данные по теплоемкости гафнатов Ln3TaO7 (Ln = La-Lu) были аппроксимированы сочетанием взвешенной суммы функций Эйнштейна и двухуровневой моделью Шоттки. Полученные зависимости пригодны в широком интервале температур, в т. ч. ниже 298.15 K. С помощью разработанной программы на языке C++ , не зависящей от GNU Octave или MATLAB, оценены аномальные вклады в теплоёмкость при T<400 K с аппроксимацией моделью Шоттки. Для Ln2SiO5 и Ln2Si2O7 с использованием литературных данных и собственных оценок получены уточнённые температурные зависимости энергий Гиббса образования. Показана возможность взаимодействия пирохлоров Ln2Hf2O7и твердых растворов Ln2O3∙2HfO2 с диоксидом кремния при высоких температурах.

 

Публикации

1. А.В. Гуськов, П.Г. Гагарин, В.Н. Гуськов, А.В. Хорошилов, К.С. Гавричев Heat capacity and thermodynamic functions of Ho2O3.2HfO2 solid solutions. Russian Journal of Inorganic Chemistry, V. 68, p. 1592-1598 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1134/S0036023623601903

2. Баженова И.А., Гуськов А.В., Гагарин П.Г., Хван А.В., Гавричев К.С. Experimental determination of the enthalpy of formation of the pyrochlore rare-earth hafnates Journal of American Ceramic Society, V. 106, p. 3777-3791 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1111/jace.19027

3. Гагарин П.Г., Гуськов А.В., Гуськов В.Н., Никифорова Г.Е., Хорошилов А.В., Тюрин А.В., Гавричев К.С. Sm3TaO7: Heat Capacity and Thermal Expansion Russian Journal of Inorganic Chemistry, V. 67, No. 14, p. 1–10 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1134/S0036023622602070

4. Гуськов А.В., Гагарин П.Г., Гуськов В.Н., Тюрин А.В., Гавричев К.С. Thermodynamic Properties of Pr2Hf2O7 at Low Temperatures Russian Journal of Inorganic Chemistry, V. 67, No. 2, p. 201–208 (год публикации - 2022)

5. Гуськов А.В., Гагарин П.Г., Гуськов В.Н., Тюрин А.В., Гавричев К.С. Thermodynamic functions of europium hafnate at 0–1300 K and Schottky anomaly Doklady Physical Chemistry, V. 502, P. 1, p. 1–6. (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1134/S001250162201002X

6. Гуськов А.В., Гагарин П.Г., Гуськов В.Н., Тюрин А.В., Гавричев К.С. Thermodynamic Functions of Dy2O3⋅2HfO2 Solid Solution and the Schottky Anomaly Russian Journal of Physical Chemistry A, V. 96, No. 9, p. 1831–1839 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1134/S003602442209014X

7. Гуськов А.В., Гагарин П.Г., Гуськов В.Н., Тюрин А.В., Хорошилов А.В., Гавричев К.С. Thermodynamic Properties of Gadolinium Tantalate Gd3TaO7 Russian Journal of Physical Chemistry A, V.96, №6, P.1195-1203 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1134/S0036024422060103

8. Гуськов А.В., Гагарин П.Г., Гуськов В.Н., Хорошилов А.В., Гавричев К.С. Heat Capacity and Thermal Expansion of Praseodymium Hafnate Inorganic Materials, V. 58, No. 2, p. 172–176 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1134/S0020168522010058

9. Гуськов А.В., Гагарин П.Г., Гуськов В.Н., Хорошилов А.В., Гавричев К.С. Heat Capacity and Thermal Expansion of Terbium Hafnate Inorganic Materials, V. 57, No. 7, p. 710–713 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1134/S0020168521070074

10. Лысков Н.В., Щеголихин А.Н., Столбов Д.Н., Колбанев И.В., Гомес Э., Абрантес Дж.С.С., Шляхтина А.В. Study of oxygen-ion conductivity and luminescence in the ZrO2-Nd2O3 system: impact of local heterogeneity Electrochimica Acta, Vol. 403, p. 139632 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1016/j.electacta.2021.139632

11. Шляхтина А.В., Кондратьева О.Н., Никифорова Г.Е., Щеголихин А.Н., Столбов Д.Н., Колбанев И.В., Венпин Лианг, Лысков Н.В. Study of Nd2±xHf2±xO7±δ system: The ionic and thermal transport properties. Materials Research Bulletin, Vol. 155, p. 111971 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2022.111971

12. Шляхтина А.В., Лысков Н.В., Никифорова Г.Е., Касьянова А.В., Воробьева Г.А., Колбанев И.В., Столбов Д.Н., Медведев Д.А. Proton conductivity of La2(Hf2-xLax)O7-x/2 “stuffed” pyrochlores Applied Sciences, Vol. 12, p. 4342 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.3390/app12094342

13. Гавричев К.С., Гуськов В.Н., Гагарин П.Г., Гуськов А.В., Тюрин А.В. Термические и термодинамические свойства сложных оксидов РЗЭ для термобарьерных покрытий XII Международное Курнаковское совещание по физико-химическому анализу, XII Международное Курнаковское совещание по физико-химическому анализу, Сборник статей, 27-29 сентября 2022, Санкт-Петербург – СПб: ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, с. 89-90 (год публикации - 2022)

14. Гавричев К.С., Гуськов В.Н., Хорошилов А.В., Тюрин А.В., Гагарин П.Г., Гуськов А.В., Рюмин М.А., Никифорова Г.Е. Thermodynamic properties of mixed oxides for thermal barrier coatings: RE zirconates, hafnates, tantalates XXIII International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia, Kazan, Russia, RCCT-2022 Book of Abstracts, 22-27 August 2022, p. 30 (год публикации - 2022)

15. Шляхтина А.В., Лысков Н.В., Колбанев И.В., Воробьева Г.А., Касьянова А.В., Медведев Д.А. Протонная и кислород-ионная проводимость допированных и чистых пирохлоров гафнатов РЗЭ 16-е Совещание с международным участием ФПИТТ-2022, Сборник трудов 16-го Совещания с международным участием ФПИТТ-2022, 27 июня 2022 г. Стр.129 (год публикации - 2022)

16. Баженова И.А., Гуськов А.В., Гагарин П.Г., Хван А.В., Гавричев К.С. Experimental determination of the enthalpy of formation of the pyrochlore rare-earth hafnates Journal of American Ceramic Society, - (год публикации - 2023)

Возможность практического использования результатов
Полученные в ходе выполнения проекта данные по термическим и термодинамическим свойствам танталатов и гафнатов РЗЭ показывают, что они по ряду характеристик они превосходят свойства соединений используемых сейчас для создания термобарьерных материалов и материалов для топливных ячеек. Достигнутые параметры областей стабильности позволяют судить о возможности существенного увеличения эффективности и долговечности энергетических установок и двигателей. Переход к практическому применению требует дополнительных исследований с использованием оборудования для нанесения высокотемпературных покрытий на детали из используемых в настоящее время материалов.