tailieunhanh - Ảnh hưởng của hàm lượng pha tạp yttria và nhiệt độ thiêu kết lên cấu trúc và tính chất cơ học của sứ zirconia

Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng phương pháp đồng kết tủa kết hợp với nung kết khối để chế tạo sứ zirconia (ZrO2) pha tạp chất ổn định yttria (Y2O3). Phổ Raman và nhiễu xạ tia X (XRD) cho thấy khi hàm lượng tạp yttria tăng thì tỉ lệ giữa pha monoclinic và tetragonal giảm. Giá trị ngưỡng của yttrium khoảng 0,5 % wt, mẫu sứ có độ cứng lớn nhất (khoảng 14,5 GPa) và kích thước hạt 0,2–0,5 m. Kết quả đánh giá sự già hóa cho thấy sự già hóa chỉ xảy ra sau 5 h đầu tiên khi mẫu tiếp xúc với hơi nước (ở 134 °C, 2 bar) và sau đó hầu như thay đổi không đáng kể. | Science & Technology Development, Vol 19, Ảnh hưởng của hàm lượng pha tạp yttria và nhiệt độ thiêu kết lên cấu trúc và tính chất cơ học của sứ zirconia Nguyễn Bá Ngọc Linh Hoàng Văn Dũng Trần Thị Thanh Vân Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM (Nhận bài ngày 25 tháng 03 năm 2016, đăng bài ngày 21 tháng 11 năm 2016) TÓM TẮT Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng phương pháp đồng kết tủa kết hợp với nung kết khối để chế tạo sứ zirconia (ZrO2) pha tạp chất ổn định yttria (Y2O3). Phổ Raman và nhiễu xạ tia X (XRD) cho thấy khi hàm lượng tạp yttria tăng thì tỉ lệ giữa pha monoclinic và tetragonal giảm. Giá trị ngưỡng của yttrium khoảng 0,5 % wt, mẫu sứ có độ cứng lớn nhất (khoảng 14,5 GPa) và kích thước hạt 0,2–0,5 m. Kết quả đánh giá sự già hóa cho thấy sự già hóa chỉ xảy ra sau 5 h đầu tiên khi mẫu tiếp xúc với hơi nước (ở 134 °C, 2 bar) và sau đó hầu như thay đổi không đáng kể. Từ khóa: sứ zirconia, pha tetragonal, sự già hóa, độ cứng MỞ ĐẦU Zirconia có nhiều đặc tính nổi bật như có màu trắng đục, không chỉ có độ bền kéo cao, độ cứng cao, kháng ăn mòn tốt mà còn là một vật liệu tương thích sinh học [1], vì vậy nó được sử dụng nhiều trong y học đặc biệt là trong nha khoa. Về cấu trúc zirconia tồn tại ở ba pha: monoclinic, tetragonal và cubic. Ở khoảng nhiệt độ phòng và 1170 ºC, zirconia tồn tại ở cấu trúc monoclinic. Với nhiệt độ từ 1170 ºC đến 2370 ºC zirconia có cấu trúc tetragonal, trong khi đó pha cubic được hình thành tại nhiệt độ trên 2370 ºC. Sau khi gia công và tùy thuộc vào quá trình hạ nhiệt, pha tetragonal chuyển thành pha monoclinic ở khoảng 970 ºC. Hệ quả của quá trình chuyển pha này là sự giãn nở về thể tích khoảng 3–5 % chính điều này tạo ra các vết nứt và gãy trong ceramic [2]. Quá trình chuyển pha từ monoclinic sang tetragonal xảy ra ở nhiệt độ 1170 ºC, trong khi quá trình chuyển pha ngược lại từ tetragonal sang monoclinic xảy ra trong suốt quá trình hạ nhiệt ở khoảng nhiệt độ giữa 850 ºC và 1000 ºC phụ thuộc vào năng .