hrvatski

Poboljšanje svojstava Al2O3 keramike dodatkom nanočestica ZrO2

Aluminijev i cirkonijev oksid pripadaju skupini oksidnih tehničkih keramika. Zbog svojih dobrih svojstava našli su široku primjenu. Najveći nedostatak Al2O3 jest niska lomna žilavost. Nasuprot tome, ZrO2 relativno je žilav. Kako bi proizvodnja tehničke keramike bila ekološki i ekonomski prihvatljivija, razmatraju se nekonvencionalni tehnološki postupci, kao što je lijevanje suspenzija. Dosad se taj postupak uglavnom primjenjivao za proizvodnju tankostijenih predmeta od silikatne keramike, a danas se nastoji koristiti za dobivanje odljevaka različitih presjeka i dimenzija od monolitne i kompozitne oksidne keramike. Cilj ovog doktorskog rada bio je poboljšati mehanička i tribološka svojstva monolitne Al2O3 keramike, proizvedene postupkom lijevanja suspenzija, dodatkom nanočestica ZrO2. Pripravljene su tri skupine 70%-tnih suspenzija koje su sadržavale: (i) čisti Al2O3 prah, (ii) 99 % Al2O3 praha i 1 % ZrO2 praha te (iii) 90 % Al2O3 i 10 % ZrO2 praha. Karakterizirani su polazni keramički prahovi: određen je fazni sastav i veličina čestica. Suspenzije su pripravljene homogenizacijom u planetarnom kugličnom mlinu, nakon čega su im određena reološka svojstva na rotacijskom viskozimetru, kako bi se odredili optimalni udjeli komercijalnog disperzanta. Optimalni sastavi suspenzija potvrđeni su sedimentacijskim testovima. U sljedećoj fazi istraživanja pripravljene su stabilne suspenzije i njihovim lijevanjem u gipsani kalup oblikovani su sirovci monolitne Al2O3 i kompozitne Al2O3–ZrO2 keramike. Sirovcima je određena gustoća te analizirana mikrostruktura i elementni sastav površine SEM/EDS analizom. Nakon sinteriranja u laboratorijskoj peći, karakterizirani su sinterirani uzorci: određena je Arhimedova gustoća i skupljanje tijekom sinteriranja, analizirana je mikrostruktura i elementni sastav površine (SEM/EDS). U posljednjoj fazi istraživanja ispitana su mehanička svojstva sinteriranih uzoraka: izmjerena je tvrdoća po Vickersu te određena lomna žilavost metodom utiskivanja. Tribološka svojstava sinteriranih uzoraka monolitne Al2O3 i kompozitne Al2O3–ZrO2 keramike određena su erozijom česticama, uz dva erodenta i tri kuta upada. Mehanizmi erozijskog trošenja analizirani su usporedbom svojstava prije i poslije erozije: morfologije površine uzoraka (SEM/EDS), parametara hrapavosti i mase sinteriranih uzoraka. Dobiveni rezultati potvrdili su hipotezu da se mehanička i tribološka svojstva Al2O3 keramike mogu poboljšati dodatkom nanočestica ZrO2.

tehnička keramika; aluminijev oksid (Al2O3); cirkonijev oksid (ZrO2); aluminijev oksid ojačan cirkonijevim oksidom (ZTA); kompozitna keramika; lijevanje suspenzija; erozija česticama

nije evidentirano