Formation of nanocomposite alumina-zirconia-silica ceramics

0098593 - ÚFP 2008 RIV CZ eng J - Journal Article
Chráska, Tomáš - Klementová, Mariana - Hostomský, Jiří
Formation of nanocomposite alumina-zirconia-silica ceramics.
[Vznik nanokompozitní keramiky na bázi oxidů hliníku, zirkonia a křemíku.]
Acta Technica CSAV. Roč. 52, č. 4 (2007), s. 331-341. ISSN 0001-7043
R&D Projects: GA AV ČR KAN300430651
Institutional research plan: CEZ:AV0Z20430508; CEZ:AV0Z40320502
Keywords : TEM * sample preparation * plasma spraying * ceramics
Subject RIV: JH - Ceramics, Fire-Resistant Materials and Glass

Nanostructured ceramic materials were prepared from ternary Al2O3 – ZrO2 – SiO2 feedstock powders by plasma spraying and subsequent heat treatment of the rapidly solidified thick coatings or free standing parts. Three different feedstock powders with increasing SiO2 content were used in experiments. Resulting materials were characterized by a variety of analytical and microscopy techniques and selected mechanical properties were measured as well. The as-sprayed materials were amorphous or partially nanocrystalline depending on their SiO2 content. The as-sprayed material has low porosity and crystallizes when heated to approximately 950ºC. By controlled annealing to crystallization temperature, nanocomposite structures were produced with predominant tetragonal-ZrO2 nanocrystallites embedded in amorphous matrix. With increasing SiO2 content, the crystallization rate decreased and the average crystallite size increased.

Plazmovým stříkáním a následným tepelným zpracováním nástřiků nebo samonosných částí byly připraveny nanostrukturní keramické materiály. Pro experimenty byly vybrány vstupní prášky o třech různých složení z ternárních stavených směsí obsahujících Al2O3 – ZrO2 – SiO2 a to s rostoucím obsahem SiO2. Výsledné materiály byly zkoumány řadou analytických a mikroskopických technik a byly u nich změřeny vybrané mechanické vlastnosti. Nástřiky mají nízkou pórovitost a jsou amorfní nebo částečně nanokrystalické v závislosti na obsahu SiO2. Amorfní materiál nástřiků krystalizuje při zahřátí na přibližně 950ºC. Řízeným žíháním na teplotě krystalizace vzniká nanokompozitní struktura s převažujícími nanokrystality tetragonálního ZrO2, které jsou hustě rozptýlené ve zbytcích amorfní matrice. S rostoucím obsahem SiO2 se snižuje rychlost krystalizace a průměrná velikost zrna se zvětšuje. Smrštění při krystalizaci klesne z 5 % na méně než 2% s rostoucím obsahem SiO2.
Permanent Link: http://hdl.handle.net/11104/0157461