• Title/Summary/Keyword: 부분 안정화 지르코니아

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Mechanical Characteristics and Crack-Healing of ZIRCONIA(ZrO2) Composite Ceramics with SiC and TiO2 (SiC와 TiO2 첨가에 따르는 ZrO2의 기계적 특성 및 균열 치유)

  • Nam, Ki Woo
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.40 no.3
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    • pp.267-273
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    • 2016
  • This study evaluated the mechanical properties and crack-healing abilities of zirconia composite ceramics. The six kinds of specimens used were: partially stabilized zirconia (Z) and five zirconia composite (ZS, ZST1, ZST2, ZST3, and ZST5) with SiC and $TiO_2$. There was not a large difference between the Vickers hardness of the six types of zirconia ceramics. The bending strength of the ZS specimen degraded rapidly, but the zirconia specimens with $TiO_2$ (ZST1, ZST2, ZST3, and ZST5) showed improved strength. Therefore, it was determined that the bending strength is affected by the crystallization, which is due to the addition of SiC and $TiO_2$. From the crack-healing conditions having the highest bending strength, monolithic zirconia retained its cracks, while the specimens of four types with SiC healed their cracks.

Fabrication of high purified zirconium dioxide (ZrO2) and stabilized zirconia (TZP: tetragonal zirconia polycrystal) powders (고순도 산화지르코늄(ZrO2) 및 안정화 지르코니아 (TZP: tetragonal zirconia polycrystal) 분말제조)

  • 최의석
    • Proceedings of the Korea Association of Crystal Growth Conference
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    • 1996.06b
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    • pp.55-85
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    • 1996
  • 지르코니아 분말은 ZrO2 결정상이 온도변화에 따라 부피변화를 수반하는 상전이변태를 나타낸다. 단사정 ZrO2가 110$0^{\circ}C$에서는 정방정으로, 2$700^{\circ}C$ 내외에서는 입방정으로 결정구조가 가역적으로 변한다. 이 ZrO2에 금속산화물을 고용시키면 형석 (CaF2:Florite)형의 입방정 결정구조가 실온에서도 안정하게 존재하게 된다. 안정화제 산화물은 caO, MgO등 2가 산화물외에 3가 또는 4가의 금속산화물로서 Sc2O3, Y2O3, Sm2O3, Nd2O3, Gd2O3, Y2O3, CeO2 등이며 이들은 금속이온의 원자가가 변하기 쉬운 희토류 산화물이다. 안정화 지르코니아는 형석형 결정구조이며 결정화학적으로 보면 금속양이온이 산소이온에 대해서 정육면체형의 8배위를 하고 있다. 이때 이온반경비(양이온/음이온)에 따라 Zr+4자리와 O-2자리의 격자위치와 모양이 형성되므로 비틀어진 정육면체구조이건 이상적인 정육면체 형석구조를 이룬다. 이는 지르코니아의 결정상의 2상-3상인 부분안정화 지르코니아다결정체(PSZ : partially stabilized zirconia)이거나 단일상-2상인 정방정 지르코니아다결정체(TZP : tetragonal zirconia polycrystal)의 결정구조를 가지는데 기인한다. PSZ는 주로 MgO, CaO를 안정화제로 고용시켜 입방정 영역에서 소결하고 이를 다시 입방정과 정방정의 상 영역에서 열처리하여 입방정 입자내부에 정방정을 석출 형성시킨 것이며 TZP는 Y2O3 및 CeO2를 고용시켜 PSZ와 다르게 일반적인 상압소결한 정방정 결정상의 미립자이다. 산화지르코늄 분말은 지르콘사에서 열분해시킨 지르코늄소결.융해괴(caustic fusion clinker)를 산처리하여얻어진 지르코늄산용액(zirconyl acid solution : cloride, sulfide, nitride 등)으로부터 제조된다. 고순도 산화지르코늄은 용액 결정석출법에 의해 ZrOCl2.8H2O, 5ZrO2.3SO3.15H2O, ZrO(NO3)2.xH2O 등의 지르코늄 수화물만을 재결정화시킨 것으로부터 얻을 수 있으며 이 지르코늄염 수용액으로부터 입자미세구조를 효과적으로 제어하여 산화지르코늄 및 안정화 지르코니아 분말제조가 가능하다. 안정화 지르코니아 분말은 ZrO2와 안정화산화물의 고용을위하여 가열처리를 필요로 하며 일정온도에서 최적상태로 숙성하므로서 2가지 상(phase) 이상의 고용체를 가지게 된다. 안정화 지르코니아 분말은 고용처리온도를 낮추고 효과적으로 생성시키기 위해서는 지르코늄 및 안정화제염을 혼합하고 습식 직접합성하여 저온에서 고용체의 합해진상 영역을 생성시키는 것이다. 이는 지르코니아 원료분말의 미세구조를 제어하므로서 가능하며 이때 화학성분조성과 크기형태가 균일하게 분포된 입자분말을 얻을 수 있다.

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Properties of Yttria Partially Stabilized Zirconia Nano-Powders Prepared by Coprecipitation Method (공침법으로 합성한 이트리아 부분안정화 지르코니아 나노분말의 특성)

  • Yoon, Hye-On;Shin, Mi-Young;Ahn, Joong-Jae
    • Journal of the Mineralogical Society of Korea
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    • v.19 no.2 s.48
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    • pp.81-88
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    • 2006
  • The Yttria Partially Stabilized Zirconia powder was prepared by spontaneous precipitation method using $ZrOCl_2{\cdot}8H_O-YCl_33{\cdot}6H_2O$ solution as a starting materials. The optimal experimental conditions such as concentration and pH of starting solutions, the amounts of stabilizer $Y_2O_3$ used, and sintered temperature were carefully studied. The best condition for synthesizing $ZrO_2$ was experimentally selected and applied throughout this study for the preparation of the 3 mole% $Y_2O_3$ partially stabilized zirconia, 3YSZ. The physical properties of 3YSZ was examined by XRD, Raman, DT A, and SEM. The structural transition from pure monoclinic high temperature $ZrO_2$ to tetragonal room temperature 3YSZ was made possible by the added amount of $Y_2O_3$ in the $ZrO_2+Y_2O_3$ system. All Raman Spectrum band appeared in the lower wave numbers rather than in higher wave numbers as structure changes from monoclinic to tetragonal.

The Study on the Preparation of Partially Stabilized Zirconia from Domestic Zircon Sand and its Application : II. The Fabrication of Sintered PSZ and its Properties (국산 지르콘사를 이용한 부분 안정화 지르코니아의 제조 및 그 응용에 관한 연구 : II. 부분 안정화 지르코니아 소결체의 제조 및 그 특성)

  • Kim, H.;Sunwoo, S.;Kang, J.B.;Shim, K.S.;Shin, K.C.;Hwang, K.H.
    • Journal of the Korean Ceramic Society
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    • v.25 no.2
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    • pp.131-135
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    • 1988
  • The microstructural changes in partially stabilized MgO-ZrO2 alloys during heat treatment and mechanical properties of ZrO2(Y2O3)/Al2O3 systems have been studied. 9mol% MgO-ZrO2 powders were sintered at 1800$^{\circ}C$ for 4 hours and these specimens were aged at 1420$^{\circ}C$ and 1100$^{\circ}C$ secondly. These specimens have high thermal shock resistance and high toughness. The bend strength of Y-PSZ/Al2O3 composites conventially sintered were increased by HIP from 650MPa to 980MPa.

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Corrosion mechanism of zirconia/graphite SEN by molten steel and slag (용강 및 슬래그에 의한 지르코니아/흑연계 침지노즐의 침식기구)

  • Sunwoo, Sik;Kim, Hwan;Lee, Jong-Kook
    • Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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    • v.10 no.3
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    • pp.226-232
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    • 2000
  • Corrosion mechanisms by molten steel and slag were investigated in the zirconia/graphite composite as a material of submerged entry nozzle (SEN) using for producing high quality steel. Most of corrosions were started by the dissolution of zirconia particles into molten steel and oxidation of graphite, but subsequently three modes of corrosion were observed. Firstly, the penetration of slag into zirconia matrix was induced to the diffusion of stabilizing agent outward cubic zirconia grains, and the destabilization of cubic to fine monoclinic zirconia particles, which is enhanced to the decomposition and dissolution of them into slag. Secondly, molten slag penetrates into large cubic zirconia particles along grain boundary and decomposed them to fine cubic grains, which is also enhanced to the dissolution of zirconia grains into slag. Lastly, reaction between carbon and cubic zirconia was formed porous ZrC and enhanced the dissolution of it into slag.

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