Повышение механических свойств многих керамических материалов достигается введением в керамическую матрицу добавок тонкодисперсного ZrO2 тетрагональной модификации в сочетании со стабилизирующими эту фазу диоксида циркония добавками Y2O3, MgO, СеО2 [169,170]. Эффект повышения прочности и трещиностойкости обусловлен мартенситным превращением частиц диоксида циркония из тетрагональной в моноклинную модификацию, происходящим с положительным дилатометрическим эффектом и создающим поля сжимающих напряжений в матрице. Обычно дисперсные частицы диоксида циркония вводят простым механическим смешением с матричным материалом.

В качестве альтернативы, В.П. Орловским с сотр. разработаны основы метода совместного осаждения ГА с диоксидом циркония [171,172]. Синтезированы смеси ГА с гидроксидами циркония, иттрия и алюминия, которые отличаются высокой дисперсностью, равномерным распределением осажденных компонентов. Из таких порошков, полученных прокаливанием смесей ГА и гидроксидов, формируют керамику с высокими механическими характеристиками.

Изучены условия совместного осаждения ГА и гидроксидов циркония, иттрия и алюминия в системах

CaCl2 - Zr(OH)2Cl2 - (NH4)2HPO4 - NH3 - H2O (40)

CaCl2 - Zr(OH)2Cl2 -YCl3- (NH4)2HPO4 - NH3 - H2O (41)

CaCl2 - AlCl3 - (NH4)2HPO4 - NH3 - H2O (42)

CaCl2 - Zr(OH)2Cl2 - AlCl3 - (NH4)2HPO4 - NH3 - H2O (43)

методами растворимости (остаточных концентраций И.В.Тананаева) и измерения рН.

Системы изучали при постоянной концентрации (NH4)2HPO4 (0,025 моль/л) и изменяющихся количествах ионов Са2+, Zr(OH)22+, Y3+, а также при различных рН. Отношение компонентов в исходных смесях nисх.=CaCl2:(NH4)2HPO4=1,67-1,75 соответствует образованию гидроксиапатита кальция.

В результате изучения систем (40) и (41) (рН=10-11) найдены условия совместного осаждения ГА и гидроксидов циркония и иттрия. Состав выделенных твердых фаз соответствует общим формулам:

Сa10(PO4)6(OH)2.mZr(OH)4.xH2O, где m=0,2-1,2; x=6-9.(44)

Сa10(PO4)6(OH)2.m[Zr(OH)4]0,97[2Y(OH)3]0,03.xH2O,(45)

Сa10(PO4)6(OH)2.m[Zr(OH)4]0,85[2Y(OH)3]0,15.xH2O, где m=0,2-1,2; x=9; 12.(46)

При нагревании смешанных фаз ГА и гидроксидов циркония или гидроксидов циркония и иттрия до 9000С происходит постепенное удаление воды; ГA не разлагается и не взаимодействует с образующимися оксидами циркония и иттрия. Структура ГА полностью сохраняется.При прокаливании выделенных твердых фаз при 9000С образуются гомогенные смеси-фазы смешанного состава ГА и оксидов циркония, циркония и иттрия состава: Сa10(PO4)6(OH)2.mZrO2, где m=0,2-1,2 и Сa10(PO4)6(OH)2.m[(ZrO2)n(YO3)1-n], где m=0,2-1,2; n=0,85-0,97. Данные РФА показали, что во всех полученных прокаленных твердых фазах присутствует ГА (без примеси СаО и ТКФ) и ZrO2 тетрагональной сингонии. Проведенный анализ данных ИК-спектроскопии показал, что соединения является монофосфатами, однако монофосфатные группы искажены, так как наблюдается существенное расщепление частот. При нагревании гидратированных соединений до 9000С исчезает только полоса деформационных колебаний воды при 1650 см-1, полосы поглощения ОН-- и РО43--групп практически не изменяются.

С целью изучения условий совместного осаждения ГА и гидроксидов циркония и алюминия из водных растворов исследована система CaCl2 - Zr(OH)2Cl2 - AlCl3 - (NH4)2HPO4 - NH3 - H2O (250С). При рН=8,0-8,66 в растворе обнаруживается значительная часть ионов Са2+, не вошедших в состав осадка, а ионы РО43-, Zr4+ и Al3+ отсутствуют. Отношение Са/Р в твердых фазах составляет 1,5, что соответствует образованию Са3(РО4)2 при термической обработке. При увеличении рН до 8,86 и 9,0 отношение Са/Р в твердых фазах составляет 1,56-1,61. Это соответствует образованию фаз переменного состава, включающих гидроксиды циркония и алюминия и смесь двух фосфатов: трехкальциевого фосфата и ГА с увеличивающей долей последнего по мере возрастания рН. При рН=9,1-9,35 осаждаются гидроксиды циркония и алюминия, и фаза состава ГА. Составы твердых фаз характеризуются брутто-формулой Сa10(PO4)6(OH)2.qZr(OH)4.qAl(OH)3.xH2O, где q=0,5-1,5. С увеличением количества введенного аммиака при рН>9,42 часть Al(OH)3, ввиду амфотерности, переходит в раствор.