Yttria를 도핑한 세리아 안정화 지르코니아 세라믹스의 미세구조

이종국; 강현희; 서동석; 이은구; 김환; J-K. Lee; H-H. Kang; D-S. Seo; E-G. Lee; H. Kim

Korean Journal of Materials Research, Vol.9, No.8, 768-774, August, 1999

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Yttria를 도핑한 세리아 안정화 지르코니아 세라믹스의 미세구조

Microstructure of Yttria-doped Ceria-Stabilized Zirconia Polycrystals

이종국, 강현희, 서동석, 이은구, 김환¹

조선대학교 재료공학과
¹서울대학교 재료공학부

J-K. Lee, H-H. Kang, D-S. Seo, E-G. Lee, and H. Kim¹

Department of Materials Engineering, Chosun University, Kwangju 501-759, Korea
¹Division of Materials Engineering, Seoul National University, Seoul 151-742, Korea

초록

세리아 안정화 지르코니아 성형체내에 이트리아를 침적법으로 도핑시켜 미세구조를 관철하였다. 도핑된 이트리아의 양과 열처리 조건을 제어하여 입계가 변형된 불규칙 입자형상의 미세구조를 형성시켰으며, 이때 입자형상의 불규칙 정도는 첨가된 이트리아의 양에 비례하였다. 0.2M 농도의 Y(NO 3 ) 3 .6 H 2 O 의 수용액에 재침적하여 1 650 ? C 에서 2시간 열처리한 시편의 미세구조는 표면부와 내부 모두에서 불규칙 입자형상을 나타내었으며, 입자의 불규칙도도 가장 큰 것으로 나타났다. 가압소결을 행한 결과 입계가 불규칙하게 변화된 미세구조가 창출됨과 동시에 평균입자 크기가 0.3 μm 가량인 미세한 소결체를 제조할 수 있었으며, 상분석 결과 대부분 정방정상을 유지하고 있었다. 불규칙 입자형상의 미세구조를 가진 시편의 파괴인성값은, 정상적인 입자형상을 갖는 시편에서의 압흔 균열 크기로부터 비교 유추한 결과 17.6MPa.m(sup)1/2 이상인 것으로 나타났다.

Yttia-doped ceria-stabilized ziconia polycrystals(Ce-TZP) was prepared by dipping method and its microstructure was investigated. By controlling doped-yttria content and annealing condition, yttria-doped Ce-TZP showed the microstructure with irregular grain shape and undulated grain boundary. Irregularity of grain shape increased with the amount of yttria doped, and severe undulated grain boundary was observed mainly at the surface region. In the case of yttria-doped Ce-TZP annealed at 1 650 ? C for 2h after two dipping times into yttrium nitrate solution of 0.2M, it showed irregular grain shape both at the surface and at the interior region as well as the most severe irregularity. Hot pressed specimen had mean grain size of 0.3 μm and undulated grain boundary. All specimens with irregular grain shape were retained the tetragonal phase. The fracture toughness of yttria-doped Ce-TZP with irregular grain shape was over the value of 17.6MPa.m(sup)1/2.

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