Влияние легирования хромом на структуру и свойства керамики на основе нанопорошков тетрагонального диоксида циркония

Abstract

Керамика на основе системы ZrO₂ + 3 мол.% Y₂O₃ + xCr₂O₃ (x = 0; 0,3; 0,75; 1,5 и 2,9 мол.%) была получена спеканием в воздушной атмосфере при 1350 и 1500 °С в течение 2 ч. Максимальное уплотнение образцов керамики достигается для промежуточных значений концентрации оксида хрома (0,75 и 1,5 мол.%) и составляет 99,2% от теоретической плотности. Значения открытой пористости керамики, полученные методом гидростатического взвешивания, не превышают 0,5% для керамики, спеченной при 1500 °С, и 2% для керамики, спеченной при 1350 °С. Концентрационные зависимости твердости по Виккерсу и плотности хорошо коррелируют между собой, при этом коэффициент трещиностойкости растет линейно с увеличением количества оксида хрома, достигая максимального значения 10,7 МПа· м для керамики, спеченной при 1500 °С.

Кераміку на основі системи ZrO₂ 3 мол.% Y₂O₃ xCr₂O₃ (x = 0; 0,3; 0,75; 1,5 і 2,9 мол.%) було отримано спіканням у повітряній атмосфері при 1350 та 1500 °С впродовж 2 год. Максимальне ущільнення керамічних зразків досягається для проміжних концентрацій оксиду хрому (0,75 і 1,5 мол.%) та дорівнює 99,2% від теоретичної щільності. Значення відкритої пористості кераміки, одержані методом гідростатичного зважування, не перевищують 0,5% для кераміки, спеченої при 1500 °С, та 2% для кераміки, спеченої при 1350 °С. Концентраційні залежності твердості за Віккерсом і щільності добре корелюють між собою, при цьому коефіцієнт тріщиностійкості лінійно зростає зі збільшенням кількості оксиду хрому, сягаючи максимального значення 10,7 МПа· м для кераміки, спеченої при 1500 °С.

Cr-doped yttrium stabilized zirconia ceramics of ZrO₂ + 3 mol% Y₂O₃ + xCr₂O₃ (x = 0; 0.3; 0.5; 1.5 and 2.9 mol%) composition was sintered at 1350 and 1500 °C for 2 h. Highest density of 99.2% of theoretical density is reached for intermediate concentrations of chromium oxide (0.75 and 1.5 mol%). Values of open porosity are below 0.5% for ceramics sintered at 1500 °C and below 2% for ceramics sintered at 1350 °C. Concentration dependences of Vickers hardness and density correlate well and fracture toughness of ceramics increase linearly with chromium amount increase reaching maximum value of 10.7 MPa· m for ceramics sintered at 1500 °C.