3mol/5mol/8molイットリア安定化ジルコニアセラミックスの違い

リリース時間：2024-09-03クリック：0

最近、多くのお客様から、5 mol イットリア安定化ジルコニアと 8 mol イットリア安定化ジルコニアのどちらを使用してセラミック製品を作成できるかという質問を受けました。編集者は疑問符を浮かべました。私たちが目にするジルコニアの一般的な違いは、イットリウム安定化ジルコニアとマグネシウム安定化ジルコニアです。イットリウム安定化ジルコニアの含有量に基づいてこれほど多くの分類があるとは思いませんでした。イットリア安定化ジルコニアの異なるモル間の違いは何ですか?見てみましょう！

酸化ジルコニウムは、異なる構造を持つ 3 つの相、つまり単斜晶相、立方晶相を持ち、異なる相の含有量がジルコニアセラミック材料に大きな影響を与えます。パフォーマンスについて。現在、最も一般的な材料はイットリウム安定化ジルコニア材料です。その中でも、3Y-TZP (Y2O3 3% (モル分率)) 材料は、最も優れた機械的特性を備えており、現在最も一般的に使用されているジルコニアセラミック材料であり、化学産業、機械産業などのさまざまな産業で幅広い用途が期待されています。等異なる方法で調製された 3Y-TZP の特性は大きく異なります。より高い機械的特性を有するジルコニアセラミック材料を得るために、焼結温度制御、ドーピングなどが使用され得る。添加剤を追加すると、材料の粒径と相組成がある程度変化する可能性があります。粒子サイズと相組成はセラミック材料の物理的特性に大きな影響を与えるため、セラミック材料に対する粒子形態と相組成の影響を研究することは、ジルコニア材料の性能の全体的な向上を探る上で非常に重要です。

1. 相対密度に対するイットリウム含有量の影響
最大密度に相当する酸化イットリウムのモル分率は３％であり、相対密度は９８．１１３％に達する。臨界点の前では、酸化イットリウムの含有量が増加するにつれて、サンプルの密度は徐々に増加し、臨界点の後には徐々に減少します。明らかに、酸化イットリウムのモル分率が 3% の焼結体の相対密度は他のグループよりも大きく、Y2O3 が焼結中にジルコニアの緻密化を促進できることを示しています。これは、Y3+の半径（1.06Å）がZr4+の半径（0.87Å）よりも大きいため、Y2O3とZrO2が置換固溶体を形成する際に、ZrO2の主結晶相格子が歪み、欠陥が増加して移動しやすくなるからである。構造単位の分散が促進され、焼結が促進され、より高い密度が得られます。酸化イットリウムの含有量が臨界値を超えると、ジルコニアマトリックス中のY2O3の役割が弱まり、過剰なY2O3はジルコニアの焼結過程での結晶化を妨げるため、相対密度は徐々に低下します。さらに、X 線光電子分光法 (XPS) 分析では、Y3+ が粒界に偏析しており、これが粒界の移動を強く妨げ、細孔と粒界の分離を防止または遅延させ、その結果、緻密化プロセスが進行することが示されています。焼結の後期段階に進むことができます。酸化イットリウムの含有量が３％（モル分率）の場合、この効果は最大となり、３％（モル分率）付近でジルコニアセラミックスの密度は最大となる。

2. 酸化イットリウム含有量がジルコニアセラミックの機械的特性に及ぼす影響
酸化イットリウムのモル分率が増加すると、ジルコニアセラミックスの曲げ強度は急激に増加し、酸化イットリウムの含有量が３％（モル分率）のときに最大の強度値が得られ、さらに酸化イットリウムの含有量が増加すると、強度値は増加する。増加はなくなり、徐々に減少に転じます。

イットリウムのモル分率が増加するにつれて、ジルコニアセラミック材料の硬度は増加し、３％で最大値に達し、その後、イットリウム含有量が増加するにつれて、ジルコニアセラミック材料の硬度は徐々に減少する。
イットリウム含有量が３％（モル分率）の場合、イットリウム安定化ジルコニアの粒径は最も小さく、ジルコニアは高密度となる。イットリウムのモル分率が 3% になると、ジルコニアの微細構造に一定量の細長い結晶が現れ、この長い結晶がジルコニア微粒子とバルクとの間の凝固架橋として機能し、ジルコニア材料の結合が強化されます。密着性が高くなると、より高い結合力が得られます。これが、イットリウム含有量が 3% の場合にセラミックの硬度が高くなる理由でもあります。
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