Regularities of the influence of the temperature of spark plasma sintering on the properties of transparent YSZ ceramics


https://doi.org/10.17073/1683-4518-2019-3-34-39

Full Text:




Abstract

Transparent ceramics with submicron grain sizes based on cubic yttrium-stabilized ZrO2 were obtained by the method of spark plasma sintering in the range of 1200– 1400 oC with a relatively low prepressing pressure (100 MPa). Ceramic samples showed high light transmission in the visible and near infrared regions of the spectrum. The elastoplastic properties and microstructure of ceramics are presented, the interrelation of optical and elastoplastic characteristics, as well as the microstructure are discussed. Ill. 5. Ref. 17. Tab. 2.


About the Authors

E. S. Dvilis
ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», г. Томск
Russian Federation


V. D. Paigin
ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», г. Томск
Russian Federation


S. A. Stepanov
ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», г. Томск
Russian Federation


O. L. Khasanov
ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», г. Томск
Russian Federation


D. T. Valiev
ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», г. Томск
Russian Federation


E. F. Polisadova
ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», г. Томск
Russian Federation


V. Vaganov
ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», г. Томск
Russian Federation


T. R. Alishin
ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», г. Томск
Russian Federation


D. V. Dudina
ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», г. Томск
Russian Federation


References

1. Wang, S. F. Transparent ceramics: processing, materials and applications / S. F. Wang [et al.] // Prog. Solid State Chem. ― 2013. ― Vol. 41. ― P. 20‒53.

2. Peuchert, U. Transparent cubic-ZrO2 ceramics for application as optical lenses / U. Peuchert, Y. Okano, Y. Menke [et al.] // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2009. ― Vol. 29. ― P. 283‒291.

3. Качаев, А. А. Оптически прозрачная керамика (Обзор) / А. А. Качаев, Д. В. Гращенков, Ю. Е. Лебедева [и др.] // Стекло и керамика. ― 2016. ― № 4. ― С. 3‒10.

4. Zhang, H. B. Optimization of high-pressure sintering of transparent zirconia with nano-sized grains / H. B. Zhang, B.-N. Kim, K. Morita [et al.] // J. Alloys Compd. ― 2010. ― Vol. 508. ― P. 196‒199.

5. Zhang, H. B. Effect of sintering temperature on optical properties and microstructure of translucent zirconia prepared by high pressure spark plasma sintering / H. B. Zhang, B. N. Kim, K. Morita [et al.] // Sci. Technol. Adv. Mater. ― 2011. ― Vol. 12. ― P. 1‒6.

6. Anselmi-Tamburini, U. Transparent nanometric cubic and tetragonal zirconia obtained by high-pressure pulsed electric current sintering / U. Anselmi-Tamburini, J. N. Woolman, Z. A. Munir // Adv. Funct. Mater. ― 2007. ― Vol. 17, № 16. ― P. 3267‒3273.

7. Alaniz, J. E. Optical properties of transparent nanocrystallineyttria stabilized zirconia / J. E. Alaniz, F. G. Perez-Gutierrez, G. Aguilar, J. E. Garay // Opt. Mater. ― 2009. ― Vol. 32. ― P. 62‒68.

8. Casolco, S. R. Transparent/translucent polycrystalline nanostructured yttria stabilized zirconia with varying colors / S. R. Casolco, J. Xu, J. E. Garay // Scripta Mater. ― 2008. ― Vol. 58. ― P. 516‒519.

9. Lei, L. W. Transparent yttria stabilized zirconia from glycinenitrate process by spark plasma sintering / L. W. Lei, Z. Y. Fu, H. Wang [et al.] // Ceram. Int. ― 2012. ― Vol. 38, № 1. ― P. 23‒28.

10. Nagayama, H. Development of colored zirconia ceramics / H. Nagayama, M. Kudoh, N. Shinozaki [et al.] // TOSOH Research & Technology Review. ― 2009. ― Vol. 53. ― P. 53‒56.

11. Khasanov, O. L. Relationship of optical properties and elastoplastic characteristics of transparent spark plasma sintered YSZ ceramics / O. L. Khasanov, E. S. Dvilis, Z. G. Bikbaeva [et al.] // J. Ceram. Sci. Technol. ― 2017. ― Vol. 8, № 1. ― P. 161‒168.

12. Niihara, K. Evaluation of KIc of brittle solids by the indentation method with low crack-to-indent ratios / K. Niihara, R. Morena, D. P. H. Hasselman // J. Mater. Sci. Lett. ― 1982. ― Vol. 1. ― P. 13‒16.

13. Krell, A. Transparent compact ceramics: Inherent physical issues / A. Krell, J. Klimke, T. Hutzler // Opt. Mater. ― 2009. ― Vol. 31. ― P. 1144‒1150.

14. Dahl, P. Densification and properties of zirconia prepared by three different sintering techniques / P. Dahl, I. Kaus, M. Johnsson [et al.] // Ceram. Int. ― 2007. ― Vol. 33. ― P. 1603‒1610.

15. Yamashita, I. Development of highly transparent zirconia ceramics / I. Yamashita, M. Kudo, K. Tsukuma // TOSOH Research & Technology Review. ― 2009. ― Vol. 53. ― P. 11‒16.

16. Gogotsi, G. A. Vickers and Knoop indentation behavior of cubic and partially stabilized zirconia crystals / G. A. Gogotsi, S. N. Dub, E. E. Lomonova, B. I. Ozersky // J. Eur. Ceram. Soc. ― 1995. ― Vol. 15. ― P. 405‒413.

17. Donzel, L. Microstructure and mechanical properties of cubic zirconia (8YSZ)/SiC nanocomposites / L. Donzel, S. G. Roberts // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2000. ― Vol. 20. ― P. 2457‒2462


Supplementary files

For citation: Dvilis E.S., Paigin V.D., Stepanov S.A., Khasanov O.L., Valiev D.T., Polisadova E.F., Vaganov V., Alishin T.R., Dudina D.V. Regularities of the influence of the temperature of spark plasma sintering on the properties of transparent YSZ ceramics. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2019;(3):34-39. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2019-3-34-39

Views: 416

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


ISSN 1683-4518 (Print)