Preview

Российские нанотехнологии

Расширенный поиск

КЕРАМИКА МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ ИЗ ПОРОШКОВ СИСТЕМЫ AL 2 O3 –ZRO2 –Y2 O3 , ПОЛУЧЕННЫХ НА УСТАНОВКЕ НАНОРАСПЫЛИТЕЛЬНОЙ СУШКИ

Полный текст:

Аннотация

В работе показана возможность получения керамики медицинского назначения Al2 O3 –ZrO2 –Y2 O3 из порошков, синтезированных с помощью нанораспылительной сушки. Порошок является сферой с равномерным распределением компонентов, представляющих собой смешанные оксиды. Показано, что оксид иттрия, помимо стабилизации тетрагональной фазы оксида циркония в керамике, является причиной более деагломерированной структуры частиц и, как следствие, увеличивает степень усадки керамики и конечную температуру активного спекания с 1252 до 1468 °С. Керамика, полученная методом холодного прессования с последующим спеканием, имеет твердость 15.31 ГПа и плотность 92.8 %; методом спекания в плазме искрового разряда — твердость 16.05 ГПа и плотность 99.21 %.

Об авторах

Г. В. Лямина
Томский политехнический университет
Россия
634050, Томск, пр. Ленина, 30


А. Э. Илела
Томский политехнический университет
Россия
634050, Томск, пр. Ленина, 30


Э. С. Двилис
Томский политехнический университет
Россия
634050, Томск, пр. Ленина, 30


М. А. Петюкевич
Томский политехнический университет
Россия
634050, Томск, пр. Ленина, 30


О. С. Толкачев
Томский политехнический университет
Россия
634050, Томск, пр. Ленина, 30


Список литературы

1. Sathish S., Geetha M. Comparative study on corrosion behavior of plasma sprayed Al2 O3 , ZrO2 , Al2 O3 /ZrO2 and ZrO2 /Al2 O3 coatings // Trans. Nonferrous Metals Soc. China. 2016. V. 26. P. 1336–1344.

2. Renjo M.M., Curkovic L., Grilec K. Erosion resistance of slip cast composite Al2 O3 -ZrO2 ceramics // Proced. Engin. 2015. V. 100. P. 1133–1140.

3. Malka I.E., Danelska A., Kimmel G. The influence of Al2 O3 content on ZrO2 -Al2 O3 nanocomposite formation — the comparison between Sol-Gel and microwave hydrothermal methods // Mat. Today: Proceed. 2016. V. 3. № 8. P. 2713–2724.

4. Litninova L., Shupletsova V., Leitsin V. Porosity and biocompatibility study of ceramic implants based on ZrO2 and Al2 O3 // AIP Conference Proceed. 2014. V. 1623. P. 347−350.

5. Thamaraiselvi T.V., Rajeswari S. Biological evaluation of bioceramic materials // Trens Biomater. Artificial Organs. 2004. V. 18. № 1. P. 9–17.

6. Ai Y., Xie X., He W., Liang B., Fan Y. Microstructure and properties of Al2 O3(n) /ZrO2 dental ceramics prepared by two-step microwave sintering // Mater. Design. 2015. V. 65. P. 1021−1027.

7. Ochiai S., Ueda T., Sato K., Hojo M., Waku Y., Nakagawa N. Deformation and fracture behavior of an Al2 O3 /YAG composite from room temperature to 2023 K // Composition Sci. Techn. 2001. V. 61. P. 2117–2128.

8. Xu. X., Hu X., Ren S., Geng H. Fine grained Al2 O3 -ZrO2 (Y2 O3 ) ceramics by controlled crystallization of amorphous phase // J. European Ceramic Soc. 2016. V. 36. P. 1791−1796.

9. Albano M.P., Pulgarin H.L.C., Garrido L.B. Effect of ZrO2 content on ageing resistance and osteogenic cell differentiation of ZrO2 –Al2 O3 composite // Ceram. Int. 2016. V. 42. P. 11363– 11372.

10. Zheng Y., Li Hongbo., Zhou T., Zhao J., Yang P. Microstructure and mechanical of Al2 O3 /ZrO2 eutectic ceramic composites prepared by explosion synthesis // J. Alloys Compd. 2013. V. 551. P. 475−480.

11. Rittidech A., Tunkasiri T. Influence of heat treatment in sintering process on characteristics of Al2 O3 -ZrO2 ceramic systems // Am. J. Appl. Sci. 2009. V. 6. № 2. P. 309−312.

12. Kelly. J.R., Denry I. Stabilized zirconia as a structural ceramic: An overview // Dental Mater. 2008. V.24. № 3. P. 289−298.

13. Kwasny J., Balcerzak W. Characteristics of selected methods for synthesis of nanometric zirconium oxide — critical review // Environ. Engin. 2017. V. 2. P. 109–122.

14. Park S.J., Choi. D.J. Synthesis of porous Al2 O3 /ZrO2 nanocomposites by chemical vapor deposition // Adv. Appl. Ceram. 2017. V. 116. № 5. P. 236−241.

15. Tuncer M., Gocmez H. Effects of pH on agglomeration state of Al2 O3 -ZrO2 (ZTA) nanocomposite powders synthesized by tartaric gel method // Ceram. Silikaty. 2012. V. 56. № 2. P. 107–111.

16. Marques A.C., Jain H., Kiely C., Song K. Nano/macro porous scaffolds prepared by the sol-gel method // J. Sol-Gel Sci. Technol. 2009. V. 51. № 1. P. 42–47.

17. Angel J.D., Aguilera A.F., Galindo I.R., Martinez M., Viveros T. Synthesis and characterization of alumina-zirconia powders obtained by sol-gel method // Mater. Sci. Applications. 2012. V. 3. P. 650–657.

18. Илела А.Э., Лямина Г.В., Двилис Э.С., Божко И.А., Гердт А.П. Синтез наноразмерных оксидов алюминия и циркония из водных и водно-спиртовых растворов с полиэтиленгликолем // Бутлеровские сообщения. 2013. Т. 33. № 3. С. 55–62.

19. Solero G. Synthesis of nanoparticles through flame spray pyrolysis: experimental apparatus and preliminary results // Nanosci. Nanotechnol. 2017. V. 7. № 1. P. 21–25.

20. Лямина Г.В., Илела А.Э., Качаев А.А., Далбанбай А., Колосов П.В., Чепкасова М.Ю. Получение нанопорошков оксида алюминия и циркония из растворов их солей методом распылительной сушки // Бутлеровские сообщения. 2013. Т. 33. №. 2. C. 120–125.

21. Lyamina G.V., Ilela A.E., Khasanov O.L., Petyukevich M.S., Vaitulevich E.A. Production of ZrO2 –Al2 O3 composite powders using a spray drying technique // AIP Conference Proceed. 2016. V. 1772. P. 1−6.

22. Ai Y., Xie X., He W., Liang B., Chen W. Microstructure and properties of Al2 O3 -ZrO2 ceramic prepared by microwave sintering // Key Engin. Mater. 2014. V. 633. P. 193−197.

23. Oghbaei M., Mirzaee O. Microwave versus conventional sintering: A review of fundamentals, advantages and applications // J. Alloys Compounds. 2010. V. 494. P. 175–189.

24. Manual Book Nano Spray Dryer B-90, Version A. www.buchi. com. 2011.

25. Bartolome1 J.F., Smirnov A., Kurland H.-D., Grabow J., Muller F.A. New ZrO2 /Al2 O3 nanocomposite fabricated from hybrid nanoparticles prepared by CO2 laser co-vaporization // Sci. Rep. 2016. V. 6. Art. № 20589.

26. Sarkar D., Adak S., Mitra N.K. Preparation and characterization of an Al2 O3 -ZrO2 nanocomposite, Part I: powder synthesis and transformation behavior during fracture // Composites Part A: Appl. Sci. Manuf. 2007. V. 388. № 1. P. 124–131.

27. Chen C.C., Hsiang H.I., Yen F.S. Effects of aging on the phase transformation and sintering properties of co-precipitated Al2 O3 - ZrO2 powders // J. Ceram. Process. Res. 2008. V. 9. P. 13–18.

28. Xu X., Liu J., Hong W., Du H., Hou F. Low-temperature fabrication of Al2 O3 –ZrO2 (Y2 O3 ) nanocomposites through hot pressing of amorphous powders // Ceram. Int. 2016. V. 42. P. 15065–15071.

29. Boniecki M., Golebiewski P., Wesolowski W., Woluntarski M., Piatkowska A. Alumina/zirconia composites toughened by the addition of graphene flakes // Ceram Int. 2017. V. 43. P. 10066– 10070.

30. Liu D., Gao Y., Liu J. Preparation of Al2 O3 –Y3 Al5 O12–ZrO2 eutectic ceramic by flash sintering // Scripta Materialia. 2016. V. 114. P. 108–111.

31. Быков Ю.В., Егоров С.В., Еремеев А.Г., Плотников И.В., Рыбаков К.И., Сорокин А.А., Холопцев В.В. Сверхбыстрое спекание оксидных керамических материалов при микроволновом нагреве // Журн. технической физики. 2018. Т. 88. C. 402–408.

32. Xia X., Li X., Zhang M., Zheng D. Transitional/eutectic microstructure of Al2 O3 –ZrO2 (Y2 O3 ) ceramics prepared by spark plasma sintering // Mater. Lett. 2016. V. 175. P. 212−214.

33. Li S., Izui H., Okano M., Zhang W., Watanabe T. Microstructure and mechanical properties of ZrO2 (Y2 O3 )–Al2 O3 nanocomposites prepared by spark plasma sintering // Particuology. 2012. V. 10. P. 345−351.


Просмотров: 83


ISSN 1992-7223 (Print)