REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

Z doktorskim delom smo poskušali pripraviti zmerno porozno Y-TZP keramiko z izboljšano zlomno trdnostjo. Glavna aplikacija tako modificirane keramike je zobozdravstvo, kjer neujemanje elastičnih lastnosti med gosto sintranim Y-TZP materialom in zobno substanco vpliva na preživetje mostičkov v ustni votlini. Uvajanje poroznosti v “bulk” material ima za posledico zmanjšanje elastičnega modula (E), kar je dobro opisano v literaturi. Neizogibno se s tem pristopom zmanjša tudi zlomna trdnost, kar pa smo reševali v štirih tematskih sklopih, t.j. s koloidnim procesiranjem, oblikovanjem, sintranjem in študijem mehanskih lastnosti.
V prvem delu smo se posvetili koloidnemu procesiranju. Za pripravo izhodnih materialov smo uporabili t.i. “core-shell” koncept, ki temelji na aglomeraciji. S tem pristopom dobimo enakomerno porazdelitev nano-delcev, ki so pripeti na površino sub-mikronskih delcev v suspenziji. Po oblikovanju z nalivanjem, smo vzorce delno sintrali pri različnih končnih temperaturah v zraku tako, da smo dobili zmerno porozne Y-TZP vzorce. V drugem delu smo preučili zgoščevanje take bi-modalne mešanice Y-TZP materiala in podali razlago o izboljšani zlomni trdnosti. In-situ segrevalna TEM analiza nam pove, da se do 800 °C sintrajo samo nano-delci brez zgoščevanja. S povišanjem temperature do 900 °C spodbudimo zgoščevanje med nanodelci, hkrati pa se delno zgoščeni skupki nanodelcev pomikajo v kontaktna področja med dvema sub-mikronskima delcema. S tem pojavom se gonilna sila za sintranje sub-mikronskih delcev zmanjša, kar se odraža na upočasnjenem zgoščevanju v primerjavi s samo sub-mikronskimi delci. Pri 1000 °C se tako premaknjeni skupki nanodelcev začnejo vgrajevati tudi v sub-mikronske delce, kar se odraža z naglim povečanjem zlomne trdnosti, ki je posledica povečane površine vratov med sub-mikronskimi delci. Vzorci sintrani do 70 % teoretične gostote so dosegli plato v zlomni trdnosti pri 670 MPa.