Search papers

Article details

  • Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials
  • Vol: 58, Issue: 4, 2006
  • pp: 131-136

download: article (PL)

Sintering and microstructure of yttria and calcia stabilized zirconia

Abstract (EN)

The aim of the present work was to investigate an effect of yttria and calcia additions to zirconia solid solutions both on the powder sinterability and microstructure of sintered bodies. Three series of the samples, which contained nominally 8, 10 or 12 mol% oxygen vacancies, were prepared by introducing yttria and calcia to zirconia in the appropriate proportions. The powders were pressureless sintered at temperatures depended on their chemical composition. Microstructural observations indicated that the grain size in the sintered samples was controlled by the amount of calcia in the zirconia solid solution. A small exchange of yttria for calcia led to the significant grain growth and to the increased grain size dispersion. The TEM/EDS investigations showed the typical enrichment of the grain boundaries with yttrium in the zirconia material stabilized with yttria. The exchange of yttria for calcia caused a strong calcium segregation and remained yttrium without segregation at the grain boundaries. In the sample stabilized only with calcia, the additional wide areas along the grain boundary with calcium content higher than in the grain interior were observed.

Keywords (EN): Zirconia, Calcia, Yttria, Sintering, Microstructure-final, Segregation

Spiekanie i mikrostruktura dwutlenku cyrkonu stabilizowanego wapniem i itrem

Bućko M.M., Morgiel J.

Abstract (PL)

Celem prezentowanej pracy było określenie wpływu składu chemicznego roztworów stałych dwutlenku cyrkonu zawierających itr oraz wapń na spiekalność nanoproszków oraz zmiany mikrostrukturalne. Sporządzono trzy serie nanoproszków zawierających nominalnie 8, 10 oraz 12 % molowych wakancji tlenowych. Odpowiedni poziom wakancji w danej serii realizowany był poprzez wprowadzenie do sieci dwutlenku cyrkonu odpowiednio zmiennych ilości tlenków itru i wapnia. Proszki te były spiekane swobodnie w temperaturach zależnych od ich składów chemicznych. Obserwacje mikroskopowe wykazały, że wielkości ziaren w spiekach były kontrolowane poziomem tlenku wapnia w roztworze stałym. Już niewielka zamiana Y2O3 na CaO prowadziła do znaczącego wzrostu średnich wielkości ziaren, a także do wzrostu rozrzutu tych wielkości. W tworzywach stabilizowanych jedynie tlenkiem itru obserwowano typowe wzbogacenie granic międzyziarnowych w itr. Częściowa zamiana tlenku itru na tlenek wapnia skutkowała silną segregacją wapnia na granicach międzyziarnowych oraz brakiem tego efektu w przypadku itru. W materiałach zawierających tylko CaO, oprócz wzmożonej segregacji wapnia na granicach międzyziarnowych, widoczne są również kilkunanometrowe strefy wzdłuż granic międzyziarnowych wzbogacone w wapń.

Keywords (PL): ZrO2, CaO, Y2O3, spiekanie, mikrostruktura finalna, segregacja

return…