Vliv rychlosti ohřevu na dvojstupňové slinování pokročilých keramických materiálů
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Poslední dobou vzrůstá zájem o nové technologie a postupy týkající se zlepšení mikrostruktury pokročilých keramických materiálů. Jednou z nejvíce používaných metod je dvoustupňové slinování (Two step sintering, TSS), dále pak metoda rychlého ohřevu (Rapid rate sintering, RRS) a metoda Spark plasma sintering (SPS). V rámci této bakalářské práce byla provedena řada experimentů pro výzkum vývoje mikrostruktury propojením metody dvoustupňového slinování s metodami Rapid rate sintering a beztlaké Spark plasma sintering. Cílem práce bylo zjištění vlivu rychlosti ohřevu na velikost výsledné relativní hustoty a průměrné velikosti zrna, a to pro keramické materiály na bázi ZrO2. Výsledky práce ukazují, že u materiálu ZrO2 dopovaného 3 mol.% Y2O3 (TZ-3Y) byl zjištěn výskyt „core-shell“ struktury, což má za následek vznik nehomogenní mikrostruktury s plně zhutněným povrchem a pórovitým středem. V případě ZrO2 dopovaného 8 mol.% Y2O3 (TZ-8Y) byla tato struktura zjištěna jen v určitých případech, a to při vyšších rychlostech ohřevu, a současně bylo zjištěno, že konečná relativní hustota klesala s rostoucí rychlostí ohřevu. Při využití kubického ZrO2 s větší velikostí zrn (TZ-8YSB) se „core-shell“ struktura nevyskytovala, nicméně vždy bylo dosaženo nižší relativní hustoty cca 98 % t.d. bez ohledu na aplikovaný teplotní profil. Nejlepších výsledků bylo dosaženo u materiálu TZ-8Y při využití dvoustupňového slinování i metody rychlého ohřevu, kdy bylo dosaženo menší velikosti zrna než při slinování konvenčními metodami provedeném jinými autory. Rozdíl ve velikosti zrna byl však pouze v rámci směrodatné odchylky. V rámci práce tedy nebyl prokázán pozitivní vliv slinování metodou rychlého ohřevu na výslednou velikost zrn.
Recently, there has been growing interest in new technologies and procedures to improve the microstructure of advanced ceramic materials. One of the most commonly used sintering methods is Two step sintering (TSS), Rapid rate sintering (RRS) and Spark plasma sintering (SPS). Within the framework of this bachelor thesis number of experiments were carried out for the research of the microstructure interconnecting the Two step sintering with the Rapid rate sintering and non-preassure Spark plasma sintering. The aim of this work was to determine the influence of the heating rate on the size of final relative density and the average grain size for ceramic materials based on ZrO2. The results of the study show that occurrence of the „core-shell“ structure on the ZrO2 doped by 3 mol.% Y2O3 (TZ-3Y) tend to production of non-homogenous microstructure with a fully compacted surface and a porous center. In the case of ZrO2 doped by 8 mol.% Y2O3 (TZ-8Y) this structure was detected only in several cases at higher heating rates. An the same time it was found that the final relative density decreases with increasing heating rate. Using cubic ZrO2 with larger grain size (TZ-8YSB), the „core-shell“ structure did not appear, however a lower relative densities of about 98 % t.d. was always achieved, regardless of the applied temperature profile. The best results were obtained with TZ-8Y using Spark plasma sintering and Rapid rate sintering. Smaller grain size was obtained as compared with conventional methods of other authors. The difference in grain size was just within the framework of the standart deviation. This work doesn’t show any positive influence of Rapid rate sintering on the resulting grain size.
Recently, there has been growing interest in new technologies and procedures to improve the microstructure of advanced ceramic materials. One of the most commonly used sintering methods is Two step sintering (TSS), Rapid rate sintering (RRS) and Spark plasma sintering (SPS). Within the framework of this bachelor thesis number of experiments were carried out for the research of the microstructure interconnecting the Two step sintering with the Rapid rate sintering and non-preassure Spark plasma sintering. The aim of this work was to determine the influence of the heating rate on the size of final relative density and the average grain size for ceramic materials based on ZrO2. The results of the study show that occurrence of the „core-shell“ structure on the ZrO2 doped by 3 mol.% Y2O3 (TZ-3Y) tend to production of non-homogenous microstructure with a fully compacted surface and a porous center. In the case of ZrO2 doped by 8 mol.% Y2O3 (TZ-8Y) this structure was detected only in several cases at higher heating rates. An the same time it was found that the final relative density decreases with increasing heating rate. Using cubic ZrO2 with larger grain size (TZ-8YSB), the „core-shell“ structure did not appear, however a lower relative densities of about 98 % t.d. was always achieved, regardless of the applied temperature profile. The best results were obtained with TZ-8Y using Spark plasma sintering and Rapid rate sintering. Smaller grain size was obtained as compared with conventional methods of other authors. The difference in grain size was just within the framework of the standart deviation. This work doesn’t show any positive influence of Rapid rate sintering on the resulting grain size.
Description
Citation
KLEVETOVÁ, T. Vliv rychlosti ohřevu na dvojstupňové slinování pokročilých keramických materiálů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2017.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Materiálové inženýrství
Comittee
doc. Ing. Libor Pantělejev, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Bohumil Pacal, CSc. (místopředseda)
prof. Ing. Stanislav Věchet, CSc. (člen)
Ing. Petra Krajňáková, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jan Kohout, CSc. (člen)
doc. Ing. Klára Částková, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2017-06-14
Defence
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení