Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Characteristic of the zirconium ceramics ZrO2 consolidated by the PPS method

Marta Izdebska

Abstract

The aim of this study was the investigation of parameters changes of Pulse Plasma Sintering (PPS) sintering process for the properties of partially stabilized zirconium oxide (ZrO2). Zirconium oxide stabilized by 3 mol.% yttrium oxide Y2O3 is characterized by high strength, high hardness and biocompatibility. Pulse Plasma Sintering (PPS) is a method involving sintering of powders under the influence of high current pulses and under load in the vacuum. Three kind of zirconia samples have been produced by PPS process at 1250°C and 1350°C. They were being heated with the heating rate of 100°C per minute and 200°C per minute. The obtained sinters were investigated by density, phase analysis (XRD), Vickers hardness and fracture toughness measurements. The measurement data analysis shows that growth of sintering temperature cause growth of sinters density. Temperature growth and heating rate growth cause decline of open porosity and decline moisture absorption. The x-ray analysis revealed the tetragonal phase of zirconia with small amount of monoclinic phase in the samples 1 and 3. The analysis for sinter 2 identified only tetragonal zirconia phase. The sinters were characterized by hardness from 10.9 GPa to 14 GPa. Fracture toughness decline with growth of heating speed.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Marta Izdebska (FMSE) Marta Izdebska,, Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE)
Title in Polish
Charakterystyka ceramiki ZrO2 konsolidowanej metodą PPS
Supervisor
Katarzyna Konopka (FMSE/DSMP) Katarzyna Konopka,, Division of Ceramic Materials and Polymers (FMSE/DSMP)Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE)
Certifying unit
Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE)
Affiliation unit
Division of Ceramic Materials and Polymers (FMSE/DSMP)
Study subject / specialization
, Inżynieria Materiałowa
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
11-02-2019
Issue date (year)
2019
Internal identifier
IM-D.002353
Reviewers
Waldemar Kaszuwara (FMSE/DCFM) Waldemar Kaszuwara,, Division of Construction and Functional Materials (FMSE/DCFM)Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE) Katarzyna Konopka (FMSE/DSMP) Katarzyna Konopka,, Division of Ceramic Materials and Polymers (FMSE/DSMP)Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE)
Keywords in Polish
ceramika, tlenek cyrkonu, spiekanie metodą PPS
Keywords in English
ceramics, zirconium oxide, Pulse Plasma Sintering
Abstract in Polish
Celem niniejszej pracy było zbadanie wpływu zmian parametrów spiekania z wykorzystaniem metody Pulse Plasma Sintering (PPS) na właściwości ceramiki cyrkonowej ZrO2. Tlenek cyrkonu charakteryzuje się wysoką temperaturą topnienia, wysoką twardością oraz biozgodnością. Metoda PPS to metoda polegająca na spiekaniu proszku pod wpływem impulsów wysokoprądowych pod obciążeniem w próżni. Wytworzono trzy rodzaje próbek, które były spiekane w temperaturach 1250°C i 1350°C przy prędkościach grzania 100°/min i 200°/min. Następnie wykonano badanie podstawowych właściwości fizycznych metodą Archimedesa. Zbadano również skład fazowy za pomocą dyfraktometru rentgenowskiego (XRD) oraz twardość metodą Vickersa (HV). Ponadto wyznaczono odporność na kruche pękanie próbek, z wykorzystaniem odcisków po badaniu twardości, poprzez zmierzenie spękań przy pomocy mikroskopu świetlnego. Badania wykazały, że temperatura spiekania powoduje wzrost gęstości próbek. Ponadto wzrost temperatury i prędkości grzania spowodował spadek porowatości otwartej próbek oraz spadek nasiąkliwości wodnej. Analiza składu fazowego wykazała, że próbki 1 i 3 charakteryzują się obecnością zarówno fazy tetragonalnej jak i jednoskośnej. W próbce 2 występuje tylko faza tetragonalna. Pomiar twardości próbek wykazał, że próbki charakteryzują się twardością od 10,9 GPa do 14 GPa. Odporność na kruche pękanie próbek zmniejszała się wraz ze wzrostem prędkości grzania.
File
  • File: 1
    PRACA_INŻYNIERSKA_Marta_Izdebska_1110796.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 30782

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT4ed6a91d8b7549eab0ff2b13a6dba3cf/
URN
urn:pw-repo:WUT4ed6a91d8b7549eab0ff2b13a6dba3cf

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page