Tvarování a slinování pokročilé nanokrystalické keramiky

Shaping and sintering of advanced nanocrystalline ceramics

článek ve sborníku ve WoS nebo Scopus

cs

V našich experimentech byly použity tři yttriem stabilizované ZrO2 nanoprášky a CeO2 nanoprášek. Před tvarováním byly prášky upraveny různým způsobem. Jako zhut'novací metody byly vybrány isostatické lisování za studena (350 MPa) a odstřeďování (4900g). Práškové polotovary byly slinovány v dilatometru při konstantní rychlosti ohřevu (5 degC/min) do 1500 degC. Tplota počátku a konce smršťování byly zjištěny z dilatometrických křivek. Výsledky ukázaly, že obě tvarovací techniky mohly být použity pro přípravu téměř hutných (~99% teoretické hustoty) keramických těles, pokud nanoprášky byly pouze slabě aglomerované a/nebo byly vhodně dispergovány koloidními postupy. Vzorky slinované při 1500 degC neměly nanokrystalickou strukturu, velikost zrn se pohybovala od 300 do 400 nm. Isotermické beztlaké slinování při teplotách od 1100 do 1200 gegC bylo použito pro vybrané ZrO2 a CeO2 vzorky, aby byla získána nanokrystalická keramika. U ZrO2 vzorku byla dosažena relativní hustota nad 95 % t.h. a průměrná velikost zrnize 50-60 nm, zatímco CeO2 vzorek nevykazoval nanokrystalickou strukturu.

V našich experimentech byly použity tři yttriem stabilizované ZrO2 nanoprášky a CeO2 nanoprášek. Před tvarováním byly prášky upraveny různým způsobem. Jako zhut'novací metody byly vybrány isostatické lisování za studena (350 MPa) a odstřeďování (4900g). Práškové polotovary byly slinovány v dilatometru při konstantní rychlosti ohřevu (5 degC/min) do 1500 degC. Tplota počátku a konce smršťování byly zjištěny z dilatometrických křivek. Výsledky ukázaly, že obě tvarovací techniky mohly být použity pro přípravu téměř hutných (~99% teoretické hustoty) keramických těles, pokud nanoprášky byly pouze slabě aglomerované a/nebo byly vhodně dispergovány koloidními postupy. Vzorky slinované při 1500 degC neměly nanokrystalickou strukturu, velikost zrn se pohybovala od 300 do 400 nm. Isotermické beztlaké slinování při teplotách od 1100 do 1200 gegC bylo použito pro vybrané ZrO2 a CeO2 vzorky, aby byla získána nanokrystalická keramika. U ZrO2 vzorku byla dosažena relativní hustota nad 95 % t.h. a průměrná velikost zrnize 50-60 nm, zatímco CeO2 vzorek nevykazoval nanokrystalickou strukturu.

Three yttria stabilized zirconia and ceria nanopowders were used in our experiments. Different powder treatment was applied to the powders before shaping. Cold isostatic pressing (350 MPa) and centrifugation (4900g) were chosen as compacting methods. Green bodies were sintered in a dilatometer at a constant rate of heating (5 degC/min) to 1500 degC. The temperature of the shrinkage onset and shrinkage termination was deducted from the dilatometric curves. Results showed that both shaping techniques, cold isostatic pressing and centrifugation, can be used to prepare almost fully dense (~99% of theoretical density) ceramic body provided that the nanopowders were only weakly agglomerated and/or were properly dispersed through colloidal approach. Samples sintered at a temperature of 1500 degC did not prove nanocrystalline feature, the grain size ranged from 300 to 400 nm. Isothermal pressureless sintering at temperatures ranging from 1100 to 1200 degC was employed to selected zirconia and ceria samples to reach nanocrystalline ceramics. The relative density above 95 % t.d. and average grain size 50-60 nm was reached in zirconia body whereas ceria body did not prove nanocrystalline features

shaping, sintering, nanoparticles, nanoceramics, nanocrystalline, compaction

2002

01.12.2002

Repronis Ostrava

Ostrava

80-7329-027-8

Nano'02 National Conference

1

4