Influence of the rigid alumina particles added to ZrO2 ceramics stabilized with Y2 O3 for its mechanical properties

The effect of the phase added to ZrO2 ceramics on its mechanical properties, and in partcular on the fracture toughness, was examined using the example of Al2 O3 - ZrO2 composite where ZrO2 was stabilized with 3 mol% of Y2 O3 . Composites of 20% wt. Al2 O3 - 80 wt.% ZrO2 with different size of corundum grain were made. Vickers indenter crack resistance tests showed an increase of 21% in the value of this parameter for the samples with Al2 O3 grains of approx. 6.5 μm in comparison with pure ZrO2 ceramics. On the basis of literature data and microscopic observations, authors present a thesis that this increase is caused by two factors, i.e. the increase of the phase transition range (from tetragonal to monoclinic phase) accompanying crack propagation and the effect of large Al2 O3 grains as bridges fastening the fracture surfaces.

Wpływ fazy dodawanej do ceramiki ZrO2 na jej właściwości mechaniczne w tym głównie na jej odporność na pękanie zbadano na przykładzie kompozytu Al2 O3 – ZrO2 gdzie ZrO2 było stabilizowane 3% mol Y2 O3 . Wykonano kompozyty 20% wag. Al2 O3 – 80% wag. ZrO2 różniące się wielkością ziarna korundowego. Badania odporności na pękanie prowadzone metodą wgłębnika Vickersa wykazały wzrost wielkości tego parametru o 21% dla próbek z ziarnami Al2 O3 o wielkości ok. 6,5 µm w porównaniu z czystą ceramiką ZrO2 . Na podstawie danych literaturowych oraz własnych obserwacji mikroskopowych postawiono tezę, że wzrost ten spowodowany jest przez dwa czynniki tj. zwiększenie się zakresu przemiany fazowej (z fazy tetragonalnej do jednoskośnej) towarzyszącej propagacji pęknięcia oraz działaniem dużych ziaren Al2 O3 jako mostków spinających powstające powierzchnie przełamu.