Effect of SrO on densification and mechanical properties of reaction-sintered mullite-zirconia

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Reaction sintering of mullite-zirconia ceramic composites using submicron alumina and zircon powders with small additions of strontium oxide was studied. The powder mixture was ball-milled, biaxially pressed into disks and bars and then the samples were sintered at 1450, 1500 and 1600°C for 1, 2 and 4 h in air. Bulk densities were estimated using the mercury displacement method and apparent porosities by boiling the samples in water. Microstructural examinations were performed by SEM and EDAX studies. Flexural strength and fracture toughness values were measured at room temperature by three-point-bending and Vickers indentation techniques respectively. It was found that a certain amount of strontium oxide addition was considerably effective on the densification of the material studied. In der vorliegenden Arbeit wurde das Reaktions-sinterverhalten von Mullit-Zirkoniumoxid-Keramiken, hergestellt aus submikrometer Aluminiumoxidund Zirkonsilikatpulvern und geringer Zugabe von Strontiumoxid, untersucht. Das Pulvergemisch wurde in einer Kugelmühle gemahlen, unter zweiachsigem Druck in Scheiben und Stangen gepreßt und bei 1450, 1500 und 1600°C für 1, 2 und 4 Stunden in Luft gesintert. Die Bestimmung der Dichte und der scheinbaren Porosität erfolgte mittels der Quecksilberverdrängungsmethode bzw. durch Kochen der Proben in Wasser. Das Gefüge wurde mit Hilfe von SEM und EDAX untersucht. Die Biegefestigkeit und die Bruchzähigkeit wurden durch Dreipunktbiegeversuche bzw. Vickershärteeindrücke ermittelt. Die Untersuchungen haben gezeigt, daß die Menge des zugegebenen Strontiumoxids einen beträchtlichen Einfluß auf die Verdichtung des Materials hat. Le frittage réactif d'un composite céramique mullite-zircone a été étudié à partir de poudres submicroniques d'alumine et de zircon avec une faible quantité d'oxyde de strontium. Le mélange des poudres a été broyé par broyage à boulets, puis pressé de manière biaxiale sous forme disques et barrettes, enfin fritté a 1450, 1500 et 1600°C dans l'air pendant 1, 2 et 4 h. Les densités apparentes ont été estimées par la méthode du déplacement du mercure, et la porosité ouverte par la méthode d'ébullition dans l'eau. Une étude microstructurale a été réalisée par SEM et EDAX. La résistance à la rupture et la ténacité ont été mesurées à température ambiante, respectivement par flexion en trois points et par la technique d'indentation Vickers. Les auteurs ont trouvé qu'une certaine quantité d'ajout d'oxyde de strontium favorisait considérablement la densification du matériau étudié.