(Effect of Monoclinic Zirconia and Tetragonal Zirconia Addition on Physical Properties and Electrical conductivity of $Al_2O_3$)

$Al_2O_3$의 물리적 성질 및 전기전도도에 미치는 단사정 지르코니아와 정방정 지르코니아의 첨가효과

  • 박재성 (영남이공대학 전자정보계열) ;
  • 어수해 (영남이공대학 전자정보계열)
  • Published : 2002.03.01

Abstract

The effects of the addition of either monoclinic $ZrO_2$($ZrO_2$(m)) or tetragonal $ZrO_2$($ZrO_2$(t)) containing 5.35wt% $Y_2O_3$ on the physical properties and electrical conductivity of TEX>$Al_2O_3$ were investigated. The addition of $ZrO_2$(m) and $ZrO_2$(t) increased sintered density of $Al_2O_3$. The Vickers hardness also increased as addition of >($ZrO_2$(t) increased going through a maximum at 20wt% and the hardness of the specimens was found to be dependent on the sintered density. The addition of $ZrO_2$(t) improved the hardness of $Al_2O_3$-$ZrO_2$ systems and the $ZrO_2$(m) addition showed the better effect on the thermal shock property of $Al_2O_3$-$ZrO_2$ systems than that of the $ZrO_2$(t) addition. Above 15wt% addition of $ZrO_2$(t), the electrical conductivity is gradually increased with increasing applied voltage but not effects by addition of $ZrO_2$(m).

단사정 ZrO/sub 2/(ZrO2(m)) 또는 Y/sub 2/O/sub 3/를 5.35wt% 첨가한 정방정 ZrO2(ZrO/sub 2/(t))를 A1/sub 2/O/sub 3/에 첨가하여 물리적 및 전기전도도의 영향을 연구하였다. ZrO/sub 2/(m)과 ZrO/sub 2/(t)의 첨가는 A1/sub 2/O/sub 3/의 소결밀도를 증가 시켰다. ZrO2(t)의 첨가함에 따라 비커스 경도 또한 증가했으며, 그 량이 20wt%에서 최대가 되었다. 시편의 경도는 소결밀도에 의존함을 알 수 있었다. A1/sub 2/O/sub 3/-ZrO/sub 2/계의 경도는 ZrO/sub 2/(t)의 첨가에 의해 개선 되었고, ZrO/sub 2/(m)의 첨가가 ZrO/sub 2/(t)의 첨가보다 A1/sub 2/O/sub 3/-ZrO/sub 2/계의 열충격 특성에는 더 많은 영향을 받음을 알 수 있었다. l5wt% 이상의 ZrO/sub 2/(t) 첨가에서 인가전압이 증가 함에 따라 점차로 전기전도도가 증가 하였으나, ZrO/sub 2/(m)의 첨가에서는 영향이 없었다.

Keywords

References

  1. 이홍림 역, '엔지니어링 세라믹스, '반도출판사, 1986
  2. 이종근 역, '무기재료원료공학,' 반도출판사, 1985
  3. N.Claussen, 'Effect of Induced Microcracking on the Fracture Toughness of Ceramics,' Am. Ceram. Soc. Bull., Vol.56, No.6, pp. 559-562, 1997
  4. D.J. Green, 'Critical Microstructures for Microcrack in Al$_2$O$_3$-ZrO$_2$ Composites,' J. Am. Ceram. Soc., Vol. 65, No. 12, pp. 610-614, 1982. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1982.tb09939.x
  5. K.H. Hwang and H. Kim, 'The Study on the Improvement of the Strength and the Thermal Shock Resistance of Al$_2$O$_3$-ZrO$_2$ Composites,' J. Kor. Ceram. Soc., Vol. 25, No. 3, pp. 225-230, 1988.
  6. A. G. Evans and B. R. Lawn, 'Fracture toughness determinations by indentation', J. Am. Ceram. Soc., Vol. 59, pp. 371-372, 1976
  7. N. Claussen, 'Stress-Induced Transformation of Tetragonal $ZrO_2$ Particle in Ceramic Matrix,' J. Am. Ceram. Soc., Vol. 61, No. 1-2, pp. 85-86, 1978 https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1978.tb09237.x
  8. G. Evans, 'Toughening by Monoclinic $ZrO_2$,' J. Am. Ceram. Soc, Vol. 66, No. 5, pp. 328-332, 1983 https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1983.tb10042.x
  9. S.H. Hyun and J.Y. Choi, 'Preparation of $ZrO_2/ 3Al_2O_3$-Mullite Composites Using the Silica Sol Infiltration Method,' J. Kor. Ceram. Soc., Vol. 29, No. 9, pp. 719-728, 1992
  10. J.H. Lee and H.C. Park, 'Fabrication and Characteristics of Y-TZP/Ce-TZP Structural Ceramics,' J. Kor. Ceram. Soc., Vol. 33, No. 10, pp. 1177-1185, 1996
  11. Y.S. Choi and Y.H. Kim, 'Synthesis and Mechanical Properties of Mullite-PSZ Composites by Sol-Gel Process,' J. Kor. Ceram. Soc., Vol. 28, No. 5, pp. 399-405, 1991
  12. 김정주, '부분안정화 지르코니아 요업체의 상변태에 따른 미세구조 및 기계적 성질,' 요업 재료의 과학과 기술, Vol. 3, No. 3, pp. 217-223, 1988
  13. Y.G. Jung and S.C. Choi, 'Contact Damage and Strength Degradition of Yttria doped Tetragonal Zirconia Polycrystal,' J. Kor. Ceram. Soc., Vol. 35, No. 5, pp. 429-436, 1998
  14. 김병훈 공역, '세라믹스 총론,' 반도출판사 1987
  15. H.L. Song and K.H. Yoon, 'Preparation and Electrical Conductivity of $\beta$-Al2O3,' J. Kor. Ceram. Soc., Vol. 23, No. 3, pp. 1-8, 1986.