簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 劉醇澤
Chun-tse Liu
論文名稱: 黑色氧化鋯之機械性質研究
Mechanical Properties of Black-Colored Zirconia
指導教授: 林舜天
Shun-Tian Lin
口試委員: 詹添印
Tien-Yin Chan
周賢鎧
Shyankay Jou
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 64
中文關鍵詞: 氧化鋯氧化釔氧化鋁氧化錳氧化鈷氧化鐵機械性質
外文關鍵詞: Color Centers, Yittria-stabilized Zirconia, Black Zirconia
相關次數: 點閱:195下載:1
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 本研究以利用摻雜顯色氧化物(氧化鋁、氧化錳、氧化鈷及氧化鐵)形成Color Centers使釔安定氧化鋯(ZrO2-5.4wt%Y2O3)變成黑色氧化鋯,並維持原有釔安定氧化鋯(ZrO2-5.4wt%Y2O3)機械性質為目的。實驗結果顯示釔安定氧化鋯(ZrO2-5.4wt%Y2O3)摻雜了顯色氧化物(氧化鋁、氧化錳、氧化鈷及氧化鐵)將會略微降低其相對密度,但仍維持於原始釔安定氧化鋯(ZrO2-5.4wt%Y2O3)95%以上之密度。而Color Centers的分佈比例會受摻雜氧化鋁影響,且分佈的Color Centers會影響硬度值。綜合所有分析比較,以96wt%釔安定氧化鋯(ZrO2-5.4wt% Y2O3)-1wt%氧化鋁(Al2O3)-1.5wt%氧化錳(MnO2)-0.5wt%氧化鈷(CoO)-1wt%氧化鐵(Fe2O3)之結果最符合本實驗要求。以電子微探儀(EPMA)可觀察出摻雜的氧化鋁成功的控制了氧化鈷、氧化錳及氧化鐵形成了Color Centers,雖有非常微量的摻雜氧化物擴散於氧化鋯基地組織,但仍使黑色氧化鋯機械性質非常接近於原始釔安定氧化鋯(ZrO2-5.4wt%Y2O3)。


    The purpose of this study was to form black yttrium-stabilized zirconia (ZrO2-5.4wt%Y2O3, YSZ) by doping various oxides, including aluminum oxide, manganese oxide, cobalt oxide, and ferric oxide, of various quantities into YSZ, while maintaining original mechanical property of YSZ. The results showed that doping of the oxides into YSZ slightly reduced the relative density of the sintered compact, but the density could still be maintained higher than 95% theoretical density of YSZ. The relative distribution homogeneity of the color centers and the hardness of sintered compact were strongly determined by the doping quantity of aluminum oxide. Although oxides of low concentrations were found to diffuse into the lattice of YSZ, the mechanical properties of black YSZ were not greatly deteriorated and were very close to those of undoped YSZ. Based on all the compositional range investigated in this study, YSZ - 1wt%Al2O3 - 1.5wt%MnO2 - 0.5wt%CoO - 1wt%Fe2O3 was found to the most suitable for blackening the YSZ.

    目錄 摘要 I Abstract II 誌謝 III 目錄 IV 表目錄 VI 圖目錄 VII 第一章 緒論 1 第二章 理論基礎 2 2-1 氧化鋯材料 2 2-2氧化鋯韌性機制 5 2-2-1應力誘發轉變機構韌化機構 5 2-2-2微裂縫韌化機構 6 2-3 Color Centers原理與改變顏色機構 6 2-4 摻雜氧化物之選擇 8 第三章 實驗流程 11 3-1實驗流程 11 3-2粉末與試片準備 13 3-3燒結 16 3-4性質量測及結構分析 18 第四章 結果與討論 23 4-1材料分析 23 4-1-1原始氧化鋯粉末性質分析 23 4-1-2黑色氧化鋯所需之摻雜氧化物確認分析 27 4-2 Color Centers對氧化鋯燒結體影響 28 4-2-1 光學性質分析 28 4-2-2 微結構分析 32 4-2-3 硬度與破斷韌性分析 49 4-2-4 XRD分析 54 4-2-5 EPMA元素分析 57 第五章 結論 60 第六章 參考文獻 62

    【1】 H. Heuer, “Transformation Toughening in ZrO2-Containing
    Ceramics” , J. Am. Ceram. Soc., 70[10] (1987) 689

    【2】 汪建民主編,陶瓷技術手冊,中華民國粉末冶金學會,新竹縣竹東鎮,(1994),716- 734。

    【3】 J. E. Bailey, “Monoclinic-Tetragonal Transformation and
    Associated Twinning In Thin Films of Zirconia”, Proc. Roy.
    Soc., A 4. 279 [1378] (1964).395-412

    【4】 G. M. Wolten, “Diffusionless phase transformation in
    Zirconia and Nafnia”, J. Am. Ceram. Soc., 46 [9] (1963). 418-22

    【5】 R. Stevens, “An Introduction to Zirconia”, 2nd edition, Twickenham, Uk: Litho 2000, (1986) 8-34,38-47

    【6】 D. J. Green, R. h .J. Hannink, and M. V. Swain,
    “Transformat i on Toughening of Cermic”, CRC Press, Inc, Boca Raton, Florida, (1989) 1-276

    【7】 N. Claussen, “Stress-Induced Transformation of Tetragonal ZrO2 Particles in Ceramic Matrices ” J. Am. Ceram. Soc., 61 [1-2] (1978) 85-86

    【8】A. G. Evans and A. H. Heuer, “Review-Transformation Toughening in Ceramics: Martensitic Transformation in Crack-Tip Stress Fields ”, J. Am. Ceram. Soc., 63[5-6] (1980).241-48

    【9】 N. Claussen,“Comments on:Precipitation in Partially Stabilized Zirconia”, J. Am. Ceram. Soc., 59 [3-4] (1976) 179-182

    【10】N. Claussen, J. Steeb. and R. F. Pabst, J. Am. Ceram. Soc. Bull., 56 [6] (1977) 55-62

    【11】 N. Claussen, R. L. CoX and J. S. Wallace, “Slow Growth of Microcracks:Evidence for One Type of ZrO2 Toughening”, J. Am. Ceram. Soc., 65 [11] (1982) C190-C191

    【12】 邱耀弘,“色澤氧化鋯配方之研究”,國立台灣科技大學機械工程研究所博士論文,臺北巿,(1995)

    【13】 宋光梁等編譯,“陶瓷製造技術-陶瓷面磚:第十章釉與施釉”,中華民國陶業研究學會,臺北巿, (1992)

    【14】 Y. M. Chiang, D. Birnie, W. D. Kingery, “Physical Ceramics
    -Principles for Ceramic Science and Engineering”, John
    Wiley & Sons. Inc., New York, (1997) 133~135

    【15】 D. L. Segal, “Chemical Synthesis of Advanced Ceramic Materials”, Cambridge University Press, UK, (1989)

    【16】 Z. D. Jastrzebski, “The Nature and Properties of Engineering
    Materials”, third edition, John Wiley & Sons, New York, (1987) 614-627

    【17】 林志坤,” 色料選擇”,中華民國陶業研究學會,陶業季刊,10 [1] (1991) 61-67

    【18】 宋光梁,“色彩與色釉”,中華民國陶業研究協會,陶業季刊,10[1] (1991) 103-106

    【19】 俞文傑,黃肇瑞,“氧化矽/氧化鋁系陶瓷緻密化和色澤的研究”,中華民國陶業研究協會,陶業季刊,11[2] (1992) 70-84

    【20】 F. Singer, S. S. Singer., “Industrial Ceramics”, Publisher, New York, Chemical Pub. Co (1963) 3-600

    【21】 http://www.cc.ntut.edu.tw/~s2370820/1-2.htm

    【22】 http://www.brainnew.com.tw/

    【23】 H. F. McMurdie, C. R Robbins, E. M. Levin, “Phase
    Diagram for Ceramists”, J. Am. Ceram. Soc., Columbus, O.H. (1964)

    【24】 A .G. Evens and E. A. Charles, “Fracture Toughness Determ -ination by Indentation ”, J. Am. Ceram. Soc.,59 [7-8], (1976) 371

    【25】 H. Y. Lee, W. Rieheman, and B. L. Mordike “Sintering of
    Nanocrystalline ZrO2 and Zirconia Toughened Alumina
    (ZTA), J. Euro. Ceram. Soc., 10 (1992).245-253

    【26】 楊祖威,韋文誠,“陶瓷微壓痕韌性測定及分析研究 ”,
    中華民國陶業研究協會,陶業季刊,11[2], (1992).52-69

    【27】 C. J. Howard and E. H. Kisi, “Polymorph Method Determin
    -ation of Monoclinic Zirconia in Partially Stabilized Zirconia Ceramics ”, J. Am. Ceram. Soc., 73 [10] (1990) 3096-99.

    【28】 C.J. Howard and R.J. Hill, “The Polymorphs of Zirconia:
    Phase Abundance and Crystal Structure by Rietveld
    Analysis of Neutron and X-ray Diffraction Data, ”J. Mat.
    Sci., 26 , (1991) 127-134

    【29】 http://www.dkkk.co.jp/english/indeX.html

    【30】\ R. M. German, “Liquid Phase Sintering”, Pleanm Press ,
    New York, (1985) 1-236

    【31】 Y. H. Chiou and S.T. Lin, “Influence of CoO and Al2O3 on the Phase Partitioning ZrO2-3mol%Y2O3”, Ceramics International, 22 (1996) 1825-1831

    【32】 R. M. German, “Powder Metallurgy Science”, 2nd New Jersey, (1994) 27-126

    無法下載圖示 全文公開日期 2012/07/03 (校內網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
    QR CODE