Studium slinování pokročilých keramických materiálů

Abstract

V této diplomové práci byl studován vliv různých metod beztlakého slinování (CRH - Constant Rate of Heating, TSS - Two Step Sintering, RCS – Rate Controlled Sintering) na výslednou mikrostrukturu kubické ZrO2 keramiky. Byly použity prášky ZrO2 (dopované 8 mol.% Y2O3) o počáteční velikosti částic 80 nm (TZ-8Y) a 140 nm (TZ-8YSB). Prášky byly izostaticky zhutněny a slinovány ve vzdušné atmosféře různými režimy. Bylo zjištěno, že pro oba studované materiály může být optimalizováno konvenční slinování (CRH) tak, že při použití nižších slinovacích teplot a delších slinovacích časů lze dosáhnout zjemnění mikrostruktury slinuté keramiky. U vzorku TZ-8YSB slinování při relativně nízké teplotě 1270 °C, ale po velmi dlouhou dobu 60 hodin, vedlo ke keramice se stejnou konečnou hustotou (99,25 % teoretické hustoty) a téměř shodnými zrny (1,31 m vs. 1,27 m) ve srovnání s dvojstupňovým slinováním (TSS 1440 °C/ 1290 °C/ 15 hod). Na druhou stranu nebyla zjištěna žádná výhoda metody RCS ve srovnání s CRH slinováním, oběma metodami byla dosáhnuta stejná relativní hustota a velikost zrn pro oba typy použitých materiálů. Získané výsledky ukázaly, že k ovlivnění mikrostruktury kubické ZrO2 keramiky nedošlo zřejmě ve druhé fázi slinování (která je nejvíce ovlivněná metodou RCS), ale až ve třetí fázi slinování (kterou ovlivnily metody CRH a TSS).The influence of various pressure-less heating schedules (CRH - Constant Rate of Heating, TSS - Two Step Sintering, RCS – Rate Controlled Sintering) on the final microstructure of cubic zirconia ceramics was studied in this master´s thesis. There were used nanopowders ZrO2 (stabilized with 8 mol.% Y2O3) with initial particle size 80 nm (TZ-8Y) and 140 nm (TZ-8YSB). Powders were cold isostatically pressed and pressure-less sintered in air by different heating regimes. It was found that for both studied materials the modification of conventional sintering (CRH) using lower sintering temperatures and longer sintering dwell times can result in samples with finer microstructure. For example, the sintering of TZ-8YSB ceramics at a relatively low temperature (1270 °C) but for very long time (60 h) led to ceramics with the same final density (99,25 % of theoretical density) and almost identical grains (1,31 m vs. 1,27 m) in compare with TSS (1440 °C/ 1290 °C/ 15 h). On the other hand, RCS method showed no positive effect on the microstructure of both materials in comparison with CRH method. The obtained results indicate that the microstructure of c-ZrO2 ceramics can be influenced rather in its third sintering stage (by CRH and TSS methods) than in the second sintering stage (by RCS method).