Hydrotermalna preparatyka proszków ZrO2 - przykłady wykorzystania w technologii ceramiki

• Autorzy: Bućko M.M. , Zych Ł. , Haberko K.

Warianty tytułu

EN

Hydrothermal route of zirconia powder preparation - application of the powders

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Z rentgenograficznie bezpostaciowego żelu uwodnionego tlenku cyrkonu podczas obróbki hydrotermalnej krystalizują cząstki ZrO2. Mechanizm ich wzrostu polega na łączeniu się cząstek w sposób uporządkowany krystalograficznie (koalescencja) i rozrastaniu się kontaktów poprzez rozpuszczanie się wypukłych powierzchni krystalitów i krystalizację materii w obrębie łączących je kontaktów. Ten ostatni proces jest znacznie szybszy w agresywnym chemicznie środowisku roztworu NaOH, niż w czystej wodzie. Prowadzi to do tworzenia się w środowisku zasady sodowej wydłużonych form krystalicznych. Przedstawiono możliwość ich wykorzystania dla uzyskania kierunkowych właściwości mechanicznych spieków AI2O3 umacnianych wtrąceniami takich cząstek. Cząstki izometryczne nie dają takiego efektu. Można je natomiast zastosować do otrzymywania gęstych spieków w relatywnie niskich temperaturach obróbki cieplnej. Ten ostatni przypadek zilustrowano posługując się proszkiem roztworu stałego Y2O3 w ZrO2. Kluczową sprawą, decydującą o powodzeniu jest równomierne upakowanie niezwykle drobnych (ok. 8 nm) krystalitów proszku. Wykazano, że można tego dokonać drogą prasowania filtracyjnego.

EN

Crystallization of the X-ray amorphous zirconia hydro-gel under hydrothermal conditions results in a powder composed of ZrO2 particles. The two step mechanism of their growth was identified: i) coalescence of the particles in an oriented manner and ii) growth of the contacts among them by the dissolution-precipitation process. The latter process is much faster in the aggressive NaOH solution than in water. Crystallization in sodium hydroxide results in formation of elongated particles. It was shown that they can be applied to toughen alumina of directional mechanical properties. No such effect was observed in case of isometric zirconia particles. But their sintering results in dense fine-grained polycrystals at Iow heat treatment temperature. It was illustrated using a solid solution of Y2O3 in ZrO2. The crucial problem in application of extremely fine particles (8 nm) is their uniform compaction. It was shown that this can be achieved by the pressure filtration technique.

Słowa kluczowe

PL

proszki ceramiczne; ceramika

EN

ceramic powders; ceramics

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2002
• Tom: R. 54, nr 2
• Strony: 46--52
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Bućko M.M.

• Katedra Ceramiki Specjalnej, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie

autor

Zych Ł.

• Katedra Ceramiki Specjalnej, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie

autor

Haberko K.

• Katedra Ceramiki Specjalnej, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie

Bibliografia

• [1] Mitsuhashi T„ Ichihara M., Tatsuke U.: Characterization and stabilization of metastable tetragonal Zr02, J. Am. Ceram. Soc., 57(1974) 97-101.
• [2] Nishizawa H., Yamasaki N., Matsuoda K., Mitsushio H.: Crystallization and Transformation of zirconia under hydrothermal conditions, J. Am. Ceram. Soc., 65 (1982) 343-346.
• [3] Tani E., Yoshimyra M., Somiya S.: Hydrothermal preparation of ultrafine Monoclinic Zirconia Powder, J. Am. Ceram. Soc., 64 (1981) C181.
• [4] Tani E., Yoshimura M., Somiya S.: Formation of Ultrafine Tetragonal Zr02 Powder Under Hydrothermal Conditions, J. Am. Ceram. Soc., 66 (1983) 11-14.
• [5] Pyda W., Haberko K., Bucko M.M.: Hydrothermal Crystallization of Zirconia and Zirconia Solid Solutions, J. Am. Ceram. Soc., 74(1991)2622-2629.
• [6] Bućko M.M., Haberko K.: Crystallization of Zirconia Under Hydrothermal Conditions, J. Am. Ceram. Soc., 78 (1995) 3397- 3400.
• [7] Bućko M.: Mechanizm hydrotermalnej krystalizacji dwutlenku cyrkonu. Ceramics, 54, Polish Ceramic Bulletin 16 (1997).
• [8] Stambaugh E.P., Miller J.E.: Hydrothermal Precipitation of High Quality Inorganic Oxides, Proc. Int. Symp. Hydrotherm. React. Is'(1982) 859-973.
• [9] Li Ch., Yamai I., Murase Y., Kato E.: Formation of Acicular Monoclinic Zirconia under Hydrothermal Conditions, J. Am. Ceram. Soc., 72 (1989) 1479-1482.
• [10] Morgan P.E.D.: Synthesis of 6-nm Ultrafine Monoclinic Zirconia, J. Am. Ceram. Soc., 67 (1984) C204-C205.
• [11] Mottet B., Pichavent M.. Beny J.M., Alary J.A.: Zirconia Synthesized Hydrothermally from Zirconium Oxychloride. J. Am. Ceram. Soc., 75 (1992) 2515-2519.
• [12] Laundise R.A.: Hydrothermal Synthesis of Crystals, J. Chem. Eng. News, 65(1987)30-43.
• [13] Garvie R.C.: Stabilization of the Tetragonal Structure in Zirconia Microcrystals, J. Phys. Chem., 82 (1978) 218-224.
• [14] Bailey J.E., Lewis D., Librant Z., Porter L.J.: Phase Transformation in Milled Zirconia, Trans. J. Br. Ceram Soc., 71 (1972)25-30.
• [15] Zych Ł., Haberko K., Faryna M.: Nanoproszki ceramiczne - Formowanie i spiekanie, Polska Ceramika 2002, Polski Biuletyn Ceramiczny, Ceramika/Ceramics, 71, (2002). (w druku).
• [16] Haberko K.: Characteristics and Sintering Behaviour of Zirconia Ultrafine Powders, Ceramurgia Int., 5 (1979) 148-154.
• [17] Claussen N.: Fracture Toughness of A1203 with Unstabilized Zr02 Dispersed Phase, J. Am. Ceram. Soc., 59 (1976) 49-51.
• [18] Niihara K.: A Fracture Mechanics Analysis of Indentation, J. Mater. Sci. Lett., 2 (1983) 221.
• [19] Bućko M.M., Haberko K.: Mechanical Anisotropy in the Zirconia Toughened Alumina, J. Mat. Sci., 34 (1999) 6157-6163.