Search papers

Article details

  • Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials
  • Vol: 64, Issue: 2, 2012
  • pp: 168-171

download: article (EN)

Mechanical properties and microstructure of 1Y2Nd-TZP/20 vol.% alumina nanocomposites

Abstract (EN)

Zirconia based composites are frequently used in mechanical and biomedical components demanding high strength and toughness. In the present study, alumina toughened zirconia ceramics were manufactured from 1 mol.% yttria 2 mol.% neodymia stabilized TZP blended with 20 vol.% alumina by hot pressing at 1250-1450°C/1 h/60 MPa. Mechanical properties, phase composition and microstructure were investigated. The co-stabilized ATZ material exhibits a combination of high 4-pt bending strength of 1300 MPa and very high fracture resistance of 11 MPa∙√m. The threshold stress intensity of 5 MPa∙√m indicates a high resistance to subcritical crack growth. The microstructure shows a homogeneous dispersion of alumina grains in a bimodal zirconia matrix consisting of transformable fi ne grains and untransformable large cubic grains. Most favourable properties are developed at sintering temperatures of 1350–1400°C, at higher temperature the material decomposes to monoclinic and cubic losing its high strength and toughness.

Keywords (EN): Structural ceramics, Phase transformation, Deformation and fracture, Microstructure – final

Właściwości mechaniczne i mikrostruktura nanokompozytów 1Y2ND-TZP/20% obj. Korund

Kern F.

Abstract (PL)

Kompozyty bazujące na dwutlenku cyrkonu stosowane są często do wykonywania elementów mechanicznych i biomedycznych wymagających wysokiej wytrzymałości i odporności na pękanie. W ramach prezentowanej pracy wytworzono ceramikę cyrkoniową wzmocnioną korundem, wykorzystując TZP stabilizowane dodatkami 1% mol. tlenku itru i 2% mol. tlenku neodymu, które zmieszano z korundem w ilości 20% obj. i konsolidowano drogą prasowania na gorąco w 1250–1450°C przez 1 h pod ciśnieniem 60 MPa. Zbadano właściwości mechaniczne, skład fazowy i mikrostrukturę. Współstabilizowany materiał ATZ pokazał kombinację wysokiej 4-punktowej wytrzymałości wynoszącej 1300 MPa i bardzo wysokiej odporności na pękanie - 11 MPa∙√m. Progowa intensywność naprężeń wynosząca 5 MPa∙√m wskazuje na wysoką odporność na podkrytyczny wzrost pęknięć. Mikrostruktura pokazuje jednorodne rozproszenie ziaren korundu w dwumodalnej osnowie cyrkoniowej składającej się z przemienialnych drobnych ziaren i nieprzemienialnych, dużych, ziaren o strukturze regularnej. Najlepsze właściwości uzyskuje się w temperaturach spiekania z przedziału 1350-1400°C; przy wyższych temperaturach materiał rozkłada się na fazy jednoskośną i regularną tracąc swoją wysoką wytrzymałość i odporność na pękanie.

Keywords (PL): ceramika konstrukcyjna, przemiana fazowa, deformacja i pękanie, mikrostruktura finalna

return…