Abstract

The structure of PSZ crystals has been studied as a function of the content of the stabilizing impurity (Y2O3) by X –ray diffraction, transmission electron microscopy (TEM) and atomic−force microscope (AFM). The hardness and fracture toughness have been measured by microindentation. The study has shown that PSZ crystals obtained by directional solidification of the melt consist of two tetragonal phases (t and t’) with varying degrees of tetragonality. Increasing the stabilizing impurity concentration leads to an increase in the volume fraction of the “untransformable” t’ phase. Experiments have shown that an increase in the concentration of the stabilizing impurity leads to a growth in the amount of positively charged oxygen vacancies (the F++–centers) which increase the lattice parameter and stabilize the structure. The character of the twinned structure changes depending on the concentration of the stabilizing impurity. In PSZ crystals with Y2O3 concentration from 2.8 to 3.2 mol. % twins first, second and third orders as well as large twins consist of smaller twin domains are observed. At high concentrations of stabilizing impurities (3.7—4.0 mol. %) the twin structure becomes smaller and more uniform. This suggests that twinning occurs simultaneously and is localized within small volumes. The character of the twinned structure changes depending on the concentration of the stabilizing impurity. This work shows that the quantity of hardening (fracture toughness) is proportional to the content of the transformable t phase.

Highlights

  • Материалы на основе диоксида циркония обладают целым комплексом уникальных физико− химических, электрических и механических свойств, таких как высокая прочность, твердость, ударских инструментов и имплантатов

  • Phase Composition and Mechanical Properties of ZrO2 Partially Stabilized with Y2O3

  • The structure of PSZ crystals has been studied as a function of the content of the stabilizing impurity (Y2O3) by X–ray diffraction, transmission electron microscopy (TEM) and atomic−force microscope (AFM)

Read more

Summary

ATOMIC STRUCTURES AND METHODS OF STRUCTURAL INVESTIGATIONS

СТРУКТУРА, ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ ZrO2, ЧАСТИЧНО СТАБИЛИЗИРОВАННЫХ Y2O3. Актуальной задачей в настоящее время является установление закономерностей, которым подчиняется взаимосвязь между структурой, химическим составом и механическими свойствами кристаллов, что вызывает как фундаментальный, так и значительный прикладной интерес в связи с возможностью целенаправленного изменения свойств функциональных материалов. Цель работы — установление связи «состав—структура—свойства» и определение механизмов влияния структурных особенностей на механические свойства кристаллов ЧСЦ. Для анализа механических свойств кристаллов ЧСЦ проводили измерения микротвердости и трещиностойкости (критический коэффициент интенсивности напряжения K1c) методом микроиндентирования. Поэтому для определения механических свойств необходимо измерение этих двух величин, так как они по−разному характеризуют механические свойства материала, что существенно при подборе материала для разных задач использования. 1 представлены средние значения микротвердости кристаллов ЧСЦ в зависимости от концентрации стабилизирующей примеси Y2O3 в плоскости (100) для двух направлений и В качестве примера в табл. 1 представлены средние значения микротвердости кристаллов ЧСЦ в зависимости от концентрации стабилизирующей примеси Y2O3 в плоскости (100) для двух направлений и

Образцы и методы исследования
Ȼɢɛɥɢɨɝɪɚɮɢɱɟɫɤɢɣ ɫɩɢɫɨɤs
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call