Solid state crystallization of alumina-zirconia-silica nanocomposites

0336717 - ÚFP 2010 RIV PL eng C - Conference Paper (international conference)
Chráska, Tomáš - Hostomský, Jiří - Klementová, Mariana - Kolman, Blahoslav Jan
Solid state crystallization of alumina-zirconia-silica nanocomposites.
[Krystalizace Al2O3-ZrO2-SiO2 nanokompozitu v tuhém stavu.]
Proceedings of the 11th European Ceramics Society Conference. Cracow: European Ceramic Society and Polish Ceramic Society, 2010 - (Pędzich, Z.), s. 609-614. ISBN 978-83-60958-54-4.
[Conference and Exhibition of the European Ceramics Society/11th./. Krakow (PL), 21.06.2009-25.06.2009]
R&D Projects: GA AV ČR KAN300430651
Institutional research plan: CEZ:AV0Z20430508; CEZ:AV0Z40320502
Keywords : nanocrystalline ceramics * plasma spraying * heat treatment
Subject RIV: JH - Ceramics, Fire-Resistant Materials and Glass

Several amorphous materials were produced by plasma spraying of near-eutectic mixtures from the system Al2O3–ZrO2–SiO2. Phase composition and microstructure of the amorphous materials as well as the nanocrystalline products were analyzed. All of the amorphous materials show an exothermic peak between 940 and 990 ºC in DSC experiments. The activation energies calculated from DSC traces decrease with increasing SiO2 concentration. Values of the Avrami coefficients together with results of the microstructural observations indicate that tetragonal zirconia crystallization from materials containing more than 10 wt.% of SiO2 proceeds by a diffusion-controlled mechanism. Significant increase of microhardness values in the heat treated samples can be attributed to the fine nanocomposite structure. The samples also exhibit significant improvement of the abrasion resistance making the nanocrystalline materials suitable for many applications.

Plazmovým stříkáním bylo připraveno několik amorfních materiálů z prášků s přibližně eutektickým složením obsahujících Al2O3–ZrO2–SiO2. U amorfních a později nanokrystalických materiálů proběhla fázová a mikrostrukturní analýza. Všechny amorfní materiály vykazují exotermní pík mezi 940 a 990 ºC při DSC experimentech. Aktivační energie spočítaná z DSC stop se zmenšuje se zvětšujícím se obsahem SiO2. Mikrostrukturní pozorování a zjištěné hodnoty Avramiho koeficientu ukazují, že krystalizace tetragonálního ZrO2 v materiálech s více jak 10 hm.% SiO2 je kontrolována difúzním mechanismem. Významný nárůst mikrotvrdosti u vyžíhaných vzorků je způsoben velmi jemnou nanokompozitní strukturou. Zároveň vzorky vykazují významné zlepšení abrazivní odolnosti. Amorfní nástřiky je také možné zahřát povrchově pomocí laseru a tak uskutečnit nanokrystalizaci pouze v povrchové vrstvě. Tímto postupem vznikne gradovaný nástřik s nanokompozitní strukturou na povrchu a amorfní vrstvou v kontaktu se substrátem
Permanent Link: http://hdl.handle.net/11104/0005679