The paper studies structure and dynamics of the crystal lattice of solid solutions based on zirconium dioxide. Structural experiments were performed on a KSN-2 neutron spectrometer (in the ‟diffractrometer” mode) and DRON-3.0 X-ray diffractrometer. The phonon spectrum of solid solutions was obtained using the method of inelastic scattering of thermal neutrons. Dispersion ratios were obtained with KSN-2 (in a ‟triple-axes-spectrometer” mode) on monocrystal samples. It is known that the introduction of such ions as Ca, Y, Nd, Sc into the ZrO$_{2}$ crystal lattice stabilizes the cubic structure of the lattice. Particular attention was paid to the ZrO$_{2}$ system - 33% mol. Y$_{2}$O$_{3}$. In this system, the possibility of formation of a pyrochlor structure was considered. It has been suggested that a phase transition occurs in ZrO$_{2}$-based solid solutions under the influence of neutron irradiation and temperature, which can lead to disruption of coatings made of these materials.
Тверді розчини на базі діоксиду цирконію широко використовують у техніці внаслідок їхніх унікальних властивостей. Діоксид цирконію має моноклінну структуру, але під впливом тиску, температури та радіаційного навантаження може трансформуватися в тетрагональну форму. Цей перехід супроводжується зменшенням питомого об'єму майже на 10-15%. Особливу увагу привертає цей факт під час розгляду формування тонкої плівки діоксиду цирконію на поверхні оболонки твелів у процесі експлуатації тепловидільних касет у ядерному реакторі. Фазовий перехід у плівці діоксиду цирконію може призвести до пошкоджень оболонки твелів та витоку радіоактивних ізотопів у теплоносій першого контуру реактора. Такий витік може спричинити зупинку експлуатації ядерного блоку. Водночас відомо, що введення рідкоземельних оксидів у тверді розчини на базі діоксиду цирконію стабілізує кубічну структуру цих систем, яка не змінюється під час опромінення. У роботі досліджено структури та динаміки кристалічної ґратки твердих розчинів на базі діоксиду цирконію. Структурні експерименти проведено на нейтронному спектрометрі КSN-2 в режимах ‟дифрактометр” та ‟тривісний спектрометр”, а також рентґенівському дифрактометрі ДРОН-$3.0$ (лінія Fe$K α$ $λ=0.194$ нм). Фононні спектри твердих розчинів отримано методом непружного розсіювання теплових нейтронів. Дисперсійні співвідношення одержано на монокристалічних зразках. Відомо, що введення в кристалічну ґратку ZrO$_{2}$ таких йонів, як Ca, Y, Nd, Sc, стабілізує кубічну структуру ґратки. Особливу увагу приділено системі ZrO$_{2}$ – 33% моль Y$_{2}$O$_{3}$. У ній розглянуто можливість виникнення структури типу пірохлору. Під час експериментів установлено, що зміни в спектрі коливань кристалічної ґратки твердих розчинів на базі діоксиду цирконію з різними йонами-стабілізаторами мають універсальний характер. Отримані результати, порівняно з іншими дослідженнями цих систем, дозволяють припустити, що зі зростанням концентрації йонів-стабілізаторів зростає й питома теплоємність твердих розчинів
