Investigation of Molding Properties of Yttria Stabilized Zirconia Ceramics by Cold Isostatic Pressing


Uz M. M. , HAZAR A. B.

International Eurasian Conference On Biological And Chemical Sciences, Ankara, Türkiye, 26 Nisan 2018, ss.1246

  • Basıldığı Şehir: Ankara
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayısı: ss.1246

Özet

Doğada saf zirkonya monoklinik (oda sıcaklığı), tetragonal (1170°C - 2370°C) ve kübik (2370°C - 2680°C) olmak üzere üç farklı kristalografik yapıya sahiptir. İki polimorf yapının geçişi sırasında, seramik matrisinde hacim değişiklikleri meydana gelir. Bu durum zirkonyanın endüstriyel uygulamalarını kısıtlamaktadır. Araştırmacılar, zirkonyum yapısında çeşitli oksit katkı maddelerinin stabilizör olarak görev yaptığını ve bu oksit katkı maddelerinin, seramik yapının oda sıcaklığında kırılma tokluğunu arttırmak için gerekli olduğunu gözlemlemişlerdir.

Bu çalışmada 3% mol itriya ile stabilize edilmiş zirkonya seramik tozu olarak Tosoh Europe B.V. (Hollanda) firmasının TZ-3YSB-C ürünü kullanılmıştır. Seramik tozu soğuk izostatik preste 200 MPa, 300 MPa ve 400 MPa kuvvetlerde kalıplanmıştır ve son sinterleme işlemi kalıplanmış örneklere 1450°C’de 2 saat olarak uygulanmıştır.

3% mol itriya ile stabilize edilmiş zirkonya seramik tozunun kristalografik yapısı X-ray difraksyon analizi ile; tane boyutu ve dağılımı ise Mastersizer ile belirlenmiştir. Numunelerin yoğunlukları Arşimet Prensibine göre ölçülmüştür. Sinterleme işleminden sonra sertlik değerleri Vickers sertlik değeri olarak bulunmuş, bu sertlik değerlerinden kırılma toklukları hesaplanmıştır. Ayrıca sinter işleminin etkisinin belirlenebilmesi için taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile görüntüleme yapılmıştır.

In the nature, pure zirconium shows three different structures as monoclinic (room temperature), tetragonal (1170°C - 2370°C) and cubic (2370°C - 2680°C). During the transition of two polymorph structure occurs the volume changes in the ceramic matrix. This situation narrows the field of industrial application of zirconia. Researchers have observed that various oxide additives act as stabilizers in the zirconia structure and these oxide additives are essential to develop the fracture thoughness of the ceramic structure at room temperature.

The presented study was used TZ-3YSB-C powder product of Tosoh Europe B.V. (Netherlands) as zirconia stabilized with %3 mol yttria powder. This product was molded with cold isostatic press at 200 MPa, 300 MPa and 400 MPa. The final sintering of the molded samples was carried out at 1450°C for 2 hours.
Crystallographic structure of zirconia ceramic powder stabilized with 3 mol% of yttria was examined by X-ray diffraction analysis; particle size and distribution were also determined with MasterSizer. Density of the samples was measured with Archimed Methos. After the sintering process, the Vickers hardness values of the molded samples were examined and the fracture toughness values were calculated by using obtained hardness values. In addition to the effect of sintering treatment was observed by scanning electron microscope (SEM).