Arcila, Laura Viviana Calvache;Ramos, Nathalia de Carvalho;Campos, Tiago Moreira Bastos;Dapieve, Kiara Serafini;Valandro, Luiz Felipe;de Melo, Renata Marques;Bottino, Marco Antonio
The Journal of Advanced Prosthodontics
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v.13
no.6
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pp.385-395
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2021
PURPOSE. To characterize the microstructure of three yttria partially stabilized zirconia ceramics and to compare their hardness, indentation fracture resistance (IFR), biaxial flexural strength (BFS), and fatigue flexural strength. MATERIALS AND METHODS. Disc-shaped specimens were obtained from 3Y-TZP (Vita YZ HT), 4Y-PSZ (Vita YZ ST) and 5Y-PSZ (Vita YZ XT), following the ISO 6872/2015 guidelines for BFS testing (final dimensions of 12 mm in diameter, 0.7 and 1.2 ± 0.1 mm in thicknesses). Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) analyses were performed, and mechanical properties were assessed by Vickers hardness, IFR, quasi-static BFS and fatigue tests. RESULTS. All ceramics showed similar chemical compositions, but mainly differed in the amount of yttria, which was higher as the amount of cubic phase in the diffractogram (5Y-PSZ > 4Y-PSZ > 3Y-TZP). The 4Y- and 5Y-PSZ specimens showed surface defects under SEM, while 3Y-TZP exhibited greater grain uniformity on the surface. 5Y-PSZ and 3Y-TZP presented the highest hardness values, while 3Y-TZP was higher than 4Y- and 5Y-PSZ with regard to the IFR. The 5Y-PSZ specimen (0.7 and 1.2 mm) showed the worst mechanical performance (fatigue BFS and cycles until failure), while 3Y-TZP and 4Y-PSZ presented statistically similar values, higher than 5Y-PSZ for both thicknesses (0.7 and 1.2 mm). Moreover, 3Y-TZP showed the highest (1.2 mm group) and the lowest (0.7 mm group) degradation percentage, and 5Y-PSZ had higher strength degradation than 4Y-PSZ group. CONCLUSION. Despite the microstructural differences, 4Y-PSZ and 3Y-TZP had similar fatigue behavior regardless of thickness. 5Y-PSZ had the lowest mechanical performance.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TE
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v.39
no.4
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pp.341-349
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2002
Electrical, mechanical and sinterability properties of yttria-stabilized zirconia doped with 5.35wt% $Y_2$O$_3$(Y$_2$O$_3$- containing stabilized zirconia : YSZ) were studied as a function of $Al_2$O$_3$, CoO, Fe$_2$O$_3$ and MnO$_2$ addition. The ratio of monoclinic phase to tetragonal phase was changed by the addition of $Al_2$O$_3$, CoO, Fe$_2$O$_3$ and MnO$_2$ to 8.00 wt% and sintered density decreased with increasing $Al_2$O$_3$, CoO, Fe$_2$O$_3$ and MnO$_2$ addition. Fracture toughness increased with the increase of monoclinic to tetragonal phase ratio and was maximum at about 18%. When transition metals such as CoO, Fe$_2$O$_3$ or MnO$_2$ was added more than 1.5 wt%, the electrical conductivity of YSZ increased. But $Al_2$O$_3$ hardly affected the electrical conductivity of YSZ. The addition of $Al_2$O$_3$, CoO, Fe$_2$O$_3$ and MnO$_2$ into YSZ resulted in the more complex behavior of fracture toughness and hardness variation and the specimen with 1.5wt%-Fe$_2$O$_3$, 3.0wt%-Al$_2$O$_3$ and 1.5wt%-CoO showed the monoclinic to tetragonal phase ratio of 18% and the highest toughness of 10.8 MPa.m$^{1}$2/ and Vickers hardness of 1201 kgf/mm$^2$.
The aim of study was to compare the color parameters and mean color difference of porcelain specimens by different veneering technique in order to examine the effect of veneering technique on esthetics of yttria-stabilized tetragonal zirconia polycrystalline(Y-TZP) all ceramic restoration. Three groups of square-shaped core ceramic specimens(14mm in diameter and 0.3, 0.5, 0.7 mm) and two groups of veneering ceramic specimen were prepared for analysis. Color parameter($L^*,a^*,b^*$) and color difference of zirconia core squares and core-veneer specimens were measured with ShadeEye $NCC^{(R)}$ spectrophotometer, respectively. Mean color difference(${\Delta}E^*$)were calculated using color difference formula. Two-way analysis of variance(ANOVA) combined with a Tukey multiple-range test were used to analysis the data(${\alpha}=0.05$). ${\Delta}E^*$ values were not significantly affected by core thickness and veneering porcelain(p=0.083). The color differences(${\Delta}E^*$) of core-veneer specimens with 0.5, 0.7 mm-A1,A2,A3.5 shade were mostly below 3.7 which was within the clinically acceptable range, while color differences between 0.3 mm-A1,A2 showed more than 3.7. All-ceramic system has color characteristics that clinicians have to consider when selecting materials. Also, manufacturers of different porcelain systems must make every effort to achieve color reproducibility.
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.22
no.2
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pp.73-77
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2012
Co-(0.8 wt%) and Ce-(0.4 wt%) doped cubic zirconia ($ZrO_2$ : $Y_2O_3$ = 80 : 20, 70 : 30, 60 : 40, 50 : 50 wt%) single crystals grown by a skull melting method were heat-treated in $N_2$ at $1000^{\circ}C$ for 5 hrs. The orange, yellowish brown and brown colored as-grown single crystals were changed into either brownish red, yellow and green color after the heat treatment. Before and after the heat treatment, the YSZ (yttria-stabilized zirconia) single crystals were cut for wafer form (${\phi}6.5mm{\times}t2mm$). The optical and structural properties were examined by UV-VIS spectrophotometer and X-ray diffraction. Absorption by $Ce^{3+}(^2F_{5/2,7/2}(4f){\rightarrow}^2T_g(5d^1))$, $Co^{2+}(^4A_2(^4F){\rightarrow}^4T_1(^4F)$ or $^4T_1(^4P))$ and $Co^{3+}$, change of ionization energy and lattice parameter were confirmed.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.19
no.3
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pp.83-88
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2015
Coating materials used in the electron beam (EB) deposition method, which is being studied as one of the fabrication methods of thermal barrier coating, are exposed to high power electron beam at focused area during the EB deposition. Therefore the coating source for EB process is needed to form as ingot with appropriate density and microstructure to sustain their shape and stable melts status during EB deposition. In this study, we tried to find the optimum powder condition for fabrication of ingot of 8 wt% yttria stabilized zirconia which can be used for EB irradiation. It seems that the ingot, which is fabricated through bi-modal type initial powder mixture which consists of tens of micro and nano size particles, was shown better performance than the ingot which is fabricated using monolithic nanoscale powder when exposed to high power EB.
Purpose: The purposes of this study were to investigate osseointegration around zirconia implants which had machined or alumina sandblasted surface, and to compare the results with titanium implants. Materials and methods: The study was performed on the tibia of 6 pigs. Three types of implants were investigated: group T-titanium implant, group Z-machined zirconia implant, group ZS-alumina sandblasting treated zirconia implant. Zirconia implants were manufactured from yttria-stabilized tetragonal zirconia polycrystalline (Acucera Inc., Pocheon, Korea). A total of 36 implants were installed in pigs' tibias. After 1, 4 and 12 weeks of healing period, the periotest and the histomorphometric analysis were performed. The data were analyzed using one-way ANOVA and significance was assessed by the Scheffe test (${\alpha}=.05$). Results: In the measurement of surface roughness, highest Ra value was measured in group T with significant difference. No significant differences were found among groups regarding Periotest values. After 1 week, in comparison of bone to implant contact (BIC), group Z showed higher value with significant difference. In comparison of bone area (BA), group T and group Z showed higher value with significant difference than group ZS. After 4 weeks, in comparison of BIC, group T showed higher value with significant difference. Comparison of BA showed no significant difference among each implant. After 12 weeks, the highest mean BIC values were found in group T with significant difference. Group ZS showed higher BIC value with significant difference than group Z. In comparison of BA, group T and group ZS showed higher value with significant difference than group Z. Conclusion: Zirconia implant showed low levels of osseointegration in this experiment. Modification of surface structure should be taken into consideration in designing zirconia implants to improve the success rate.
평판형 고체산화물 연료전지 스택의 고온 밀봉 구조에 대하여 설명하고 스택 운전 후 사후 분석을 통하여 밀봉재와 금속 분리판의 계면반응에 대하여 고찰하였다. 대표적인 고온 밀봉재인 Barium-Silicate 계 결정화 유리와 Fe-Cr 계 금속 분리판은 스택의 작동온도인 $700{\sim}850^{\circ}C$ 에서 고온 반응을 통하여 계면에 반응생성물을 형성하는 것이 확인되었다. 이러한 계면반응은 장기 운전시 SOFC 스택 성능 저하의 원인이 되고, 열 싸이클(작동온도${\leftrightarrow}$상온)을 가하면 계면반응 생성물이 delamination 되어 밀봉구조가 파괴되어 수명을 단축시키게 된다. 계면반응은 Fe-Cr 계 금속 분리판의 산화물인 Cr 산화물, Fe 산화물이 밀봉유리 소재와 반응을 일으키는 것이 주요 원인으로 판명되었다. SOFC 스택에서 열 싸이클시 계면반응에 의하여 기밀도가 감소하는 현상이 확인되었으며, 밀봉 구조의 어느 부분에서 계면반응이 진행되는지 관찰하였다. 이러한 계면반응을 막기 위해서는 금속 분리판과 밀봉유리 사이에 계면반응을 억제하는 보호층을 형성하는 방법이 효과적이다. 본 연구에서는 보호층으로서 밀봉유리 및 Fe-Cr 계 금속 분리판과의 계면반응성이 낮고 열팽창 계수가 비슷한 Yttria Stabilized Zirconia 층을 APS(Atmospheric Plasma Spray) 공정을 이용하여 형성하였다. 밀봉유리/YSZ 보호층/금속분리판은 gas-tight 한 밀봉 구조를 형성하였으며, YSZ 보호층은 밀봉유리와 Fe-Cr 계 금속 분리판 소재와 계면반응을 효과적으로 억제하는 것이 확인되었다.
The thermal barrier coating must withstand erosion when subjected to flowing gas and should also maintain good stability and mechanical properties while it must also protect the turbine component from high temperature, hot corrosion, creep, and oxidation during operation. In this study we investigated the influence of subsurface layer, $Al_2O_3$ or NiCrCoAIY bond coat layer, on the indentation damage behavior of YSZ thermal barrier coating layers deposited by electron beam physical vapor deposition (EB-PVD). The bond coat is deposited using different process such as air plasma spray (APS) or spray of high velocity oxygen fuel (HVOF) and the thickness is varied. Hertzian indentation technique is used to induce micro damages on the coated layer. The stress-strain behaviors are characterized by results of the indentation tests.
$La_{1-x}Sr_xMnO_3$(LSM,$0{\leq}x{\leq}0.5$) powders as the air electrode for solid oxide fuel cell were synthesized by a glycine-nitrate combustion process. The powders were then examined by X-ray diffraction(XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The as-formed powders were composed of very fine ash particles linked together in chains. X-ray maps of the LSM powders milled for 1.5 h showed that the metallic elements are homogeneously distributed inside each grain and in the different grains. The powder XRD patterns of the LSM with x < 0.3 showed a rhombohedral phase; the phase changes to the cubic phase at higher compositions($x{\geq}0.3$) calcined in air at $1200^{\circ}C$ for 4 h. Also, the SEM micrographs showed that the average grain size decreases as Sr content increases. Composite air electrodes made of 50/50 vol% of the resulting LSM powders and yttria stabilized zirconia(YSZ) powders were prepared by colloidal deposition technique. The electrodes were studied by ac impedance spectroscopy in order to improve the performance of a solid oxide fuel cell(SOFC). Reproducible impedance spectra were confirmed using the improved cell, which consisted of LSM-YSZ/YSZ. The composite electrode of LSM and YSZ was found to yield a lower cathodic resistivity than that of the non-composite one. Also, the addition of YSZ to the $La_{1-x}Sr_xMnO_3$ ($0.1{\leq}x{\leq}0.2$) electrode led to a pronounced, large decrease in the cathodic resistivity of the LSM-YSZ composite electrodes.
Kim, Seong-Won;Lee, Sung-Min;Oh, Yoon-Suk;Kim, Hyung-Tae;Jang, Byung-Koog
Journal of Powder Materials
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v.18
no.6
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pp.568-574
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2011
As operating temperatures of engines or turbines continually increase for higher efficiency, significant amounts of researches have been focused on finding new materials, which would be alternatives to conventional yttria-stabilized zirconia (YSZ) for thermal barrier coatings (TBCs). In this study, phase evolution and thermo-physical properties of $La_2(Zr_{1-x}Hf_x)_2O_7$ pyrochlore systems are investigated for TBC applications. $La_2(Zr_{1-x}Hf_x)_2O_7$ systems are comprised by selecting $La^{3+}$ as A-site ions and $Zr^{4+}/Hf^{4+}$ as B-site ions in $A_2B_2O_7$ pyrochlore structures. For the developed phases in $La_2(Zr_{1-x}Hf_x)_2O_7$ compositions, thermo-physical properties such as thermal conductivity, thermal expansion coefficient are examined. The potential of these $La_2(Zr_{1-x}Hf_x)_2O_7$ compositions for TBC application is also discussed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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