تاثير افزودن همزمان اكسيدهاي (nb2o5,cr2o3) برريزساختار و پايداري فاز زيركونيا دركامپوزيت al2o3-10%zro2

The Effects of Simultaneous Addition of Chromium Oxide (Cr2O3) and Niobium Oxide (Nb2O5) on Microstructures and the Zirconia Phase Stability of Al2O3-10%ZrO2 Composite

اين تحقيق تاثير افزودن همزمان و جداگانه اكسيدهاي نيوبيوم و كروم بر ريزساختار، پايداري فاز تتراگونال زيركونيا و چگالي زينتر كامپوزيت آلومينازيركونيا مورد مطالعه قرار گرفت. از روش متالوژي پودر براي تهيه پودر كامپوزيت هاي مربوطه استفاده گرديد. بدين منظور از پودر هاي آلومينا و زيركونيا ( با 10درصد وزني ثابت) به عنوان مواد اصلي و از پودرهاي اكسيدنيوبيوم 1 درصد وزني و اكسيدكروم 0.6درصدوزني به عنوان عناصر افزودني استفاده شد. نمونه هاي پودري كامپوزيت ها بصورت محوري تحت فشار درون قالب قرار گرفته و سپس در دماي 1300 تا 1500 درجه سانتيگراد در محيط هوا زينتر شدند. در شناسايي فازها از پراش اشعه ايكس و براي بررسي ريزساختارها از ميكروسكوپ الكتروني روبشي استفاده شد. چگالي زينتر، سختي، اندازه دانه و ميزان فازهاي زيركونيا محاسبه گرديد. بررسي ها ونتايج آزمون ها نشان داد كه سختي و چگالي زينتر با افزودن اكسيدهاي نيوبيوم و كروم افزايش قابل ملاحظه اي پيدا كرده است و چگالي و سختي نمونه اي كه داراي 1 درصد وزني اكسيد نيوبيوم و 0.6 درصد وزني اكسيدكروم است به ترتيب برابر با g/cm^3 3.72 و hv 1263 بدست آمد. چگالي و سختي نمونه ها با افزودن اكسيدهاي نيوبيوم و كروم افزايش و افزودن همزمان اكسيدهاي نيوبيوم و كروم به نمونه آلومينازيركونيا دماي زينتر حدود 100 درجه سانتيگراد كاهش يافت. اندازه دانه هاي آلومينا با افزون درصد وزني از اكسيدهاي نيوبيوم و كروم افزايش يافت. اين ميان تاثير اكسيد نيوبيوم بسيار شديدتر بوده و موجب رشد دانه هاي زمينه آلومينا و همچنين ناپايداري فاز تتراگونال زيركونيا نيز شده است.

The present research aimed to study the effects of simultaneous and separate addition of niobium oxide and chromium oxide on microstructures, the tetragonal zirconia phase stability, and sintered density of alumina-zirconia composite. The powder metallurgy method was used to prepare the powder of desired composites. To this end, alumina and zirconia powders (with a constant weight of 10%) were used as the main materials and 1% niobium oxide and 0.6% chromium oxide powders were applied as additives. Powdered composite samples were centrally pressurized into a mold and then were sintered at 1300-1500°C. The phases were identified using the X-ray diffraction and microstructures were studied by a scanning electron microscope. Sintered density, hardness, grain size, and the number of zirconia phases were also calculated. The results showed that hardness and sintered density substantially increase with the addition of niobium oxide and chromium oxide, as the density and hardness of the sample containing 1% niobium oxide and 0.6% chromium oxide powders were obtained 3.72 g/cm3 and 1263 HV, respectively. The density and hardness of samples increased with the addition of niobium oxide and chromium oxide. In addition, the simultaneous addition of niobium oxide and chromium oxide to alumina-zirconia composite reduced the sintering temperature by 100°C. The alumina grain size increased with the addition of a certain weight percent of niobium oxide and chromium oxide. However, the effects of niobium oxide were greater, as it caused the growth of alumina grains and instability of the tetragonal zirconia phase.