Skład fazowy kompozytu Y-TZP/ZrO2 a temperatura

• Autorzy: Wojteczko Kamil , Wojciechowski Kamil , Bućko Mirosław M. , Haberko Krzysztof

Warianty tytułu

EN

Phase composition in Y-TZP/ZrO2 composite vs. temperatures

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Przygotowano mieszaninę nanometrycznego proszku roztworu stałego Y2O3 (8% mol.) w ZrO2 z sub-mikrometrowym proszkiem czystego ZrO2. Oba proszki różniły się nie tylko wielkością cząstek, lecz również ich kształtem. Pierwszy składał się z cząstek izometrycznych otrzymanych przez hydrotermalną obróbkę (240 °C, 4 h) współstrąconego żelu Y2O3-ZrO2 w środowisku wody destylowanej. Taka sama technika krystalizacji, lecz w środowisku wodnego roztworu NaOH (4M) zastosowana w przypadku czystego żelu ZrO2 prowadziła do krystalizacji wydłużonych cząstek dwutlenku cyrkonu. Średni skład mieszaniny obu proszków odpowiadał zawartości 3% mol Y2O3. Charakterystyka proszków polegała na pomiarze ich powierzchni właściwej, obserwacji pod transmisyjnym mikroskopem elektronowym i rozpoznaniu składu fazowego metodą dyfrakcji rentgenowskiej. Tę ostatnią metodę zastosowano do rozpoznania zmian składu fazowego wyprasek mieszaniny proszków podczas ich ogrzewania w piecu dylatometru. Pomiary skurczu wyprasek wykazały istotną różnicę w zachowaniu się mieszaniny obu proszków i nanometrycznego proszku 8% mol. Y2O3-ZrO2. Obserwacje pod skaningowym mikroskopem elektronowym spieków wykazały obecność relatywnie dużych ziaren wywodzących się z wydłużonych cząstek czystego ZrO2 w osnowie sub-mikrometrycznych cząstek wyjściowego roztworu stałego Y2O3 w ZrO2. Analiza EDS wykazała większą zawartość itru w tych pierwszych niż w drugich. Podjęto próbę wyjaśnienia tego zjawiska.

EN

Mixture of the powders essentially differing of their particles morphology and size were applied to prepare polycrystals in the Y2O3-ZrO2 system. The yttria-zirconia solid solution nanometric powder of Y2O3 concentration of 8 mol% was prepared by the hydrothermal treatment of the yttria-zirconia co-precipitated gel at 240 °C for 4 h in distilled water. The pure zirconia gel was also subjected to the hydrothermal treatment but in this case in NaOH aqueous solution (4 M). The latter procedure resulted in the sub-micrometric elongated particles. The mean final composition of the mixture corresponded to 3 mol% Y2O3 content. Phase composition of the powders was characterised by the measurements of their specific surface area and by the X-ray diffraction. The latter method was useful to follow phase changes during sintering of the powder mixture using compacts heat treated in the dilatometer furnace. The dilatometric measurement revealed essential difference of the shrinkage run vs. temperature of the powder mixture and the nanometric yttria-zirconia solid solution powder. The SEM micrographs show existence of the relatively large grains surrounded by the sub-micrometric matrix. The latter originating from the nanometric Y2O3-ZrO2 show lower yttria concentration than the former ones. An attempt of explanation of this behaviour is presented.

Słowa kluczowe

PL

dwutlenek cyrkonu; krystalizacja hydrotermalna; spiekanie

EN

zirconia; hydrothermal crystallization; sintering

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2020
• Tom: T. 72, nr 2
• Strony: 123--131
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wojteczko Kamil

• AGH – University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, Department of Ceramics and Refractories, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Wojciechowski Kamil

• AGH – University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, Department of Ceramics and Refractories, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Bućko Mirosław M.

• AGH – University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, Department of Ceramics and Refractories, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Haberko Krzysztof

• AGH – University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, Department of Ceramics and Refractories, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Gupta, T. K.: Sintering of tetragonal zirconia and its characteristics, Sci. Sinter., 10, (1978), 205.
• [2] Gupta, T. K., Bechtold, J. H., Kuznicki, R. C., Cadoff, L. H., Rossing, B. R.: Stabilization of tetragonal phase in polycrystalline zirconia, J. Mat. Sci., 12, (1977), 2421.
• [3] Gupta, T. K., Lange, F. F., Bechtold, J. H.: Effect of stress induced phase transformation on the properties of polycrystalline zirconia containing metastable tetragonal phase, J. Mat. Sci., 13, (1978), 1464.
• [4] Wojteczko, K., Haberko, K., Bućko, M. M., Rutkowski, P., Rączka, M.: Influence of elongated zirconia particles on microstructure and mechanical properties of yttria stabilized zirconia polycrystals, Proc. Applic. Ceram., 13, (2019), 51-56.
• [5] Pyda, W., Haberko, K., Bućko, M. M.: Hydrothermal Crystallization of Zirconia and Zirconia Solid Solutions, J. Am. Ceram. Soc., 74, 10, (1991), 2622-2629.
• [6] Haberko, K., Pyda, W.: Preparation of Ca-stabilized Zirconia Micropowders by Hydrothermal Method, Science and Technology of Zirconia II, Advances in Ceramics, Vol. 12, N. Claussen, M. Rühle, A. H. Heuer (Eds.), The American Ceramic Society, Columbus, OH, 1984, 774-783.
• [7] Bućko, M. M., Haberko, K.: Mechanism of the Hydrothermal Crystallization of zirconia, Euro Ceramics V, Key Engineering, Vol. 132-136, Part 3, Trans Tech Publications, Switzerland, 1997, 2072-2075.
• [8] Bućko, M. M., Haberko, K., Faryna, M.: Crystallization of Zirconia under Hydrothermal Conditions, J. Am. Ceram. Soc., 78, 12, (1995), 3397-3400.
• [9] Lach, L., Wojciechowski, K., Zientara, D., Haberko, K., Bucko, M. M.: Zirconia nano-powder – a useful precursor to dense polycrystals, Ceram. Int., 43, (2017), 4470-4474.
• [10] Niihara, K., Morena, R., Hasselman, D. P. H.: Evaluation of KIc of brittle solids by the indentation method with low crack-to-indent ratios, J. Mater. Sci. Lett., 2, (1981), 13-16.
• [11] Niihara, K.: A fracture mechanics analysis of indentation indentation induced Palmqvist crack in ceramics. J. Mater. Sci. Lett., 2, (1983), 221-223.
• [12] Zych, Ł., Haberko, K.: Filter pressing and sintering of a zirconia nanopowder, J .Eur. Ceram. Soc., 26, (2006), 372-378.
• [13] Zych, Ł., Haberko, K.: Some observations on filter pressing and sintering of zirconia nanopowder, J. Eur. Ceram. Soc., 27, (2007), 867-871.