Effects of microwave sintering and ZrO2 addition on microstructure and optical transmittance of AI2O3 ceramic

ผลของการเผาผนึกด้วยไมโครเวฟและการเติมเซอร์โคเนียต่อโครงสร้างจุลภาคและการส่งผ่านแสงของอะลูมินาเซรามิก

Name: Jutinun Kraikrer

LCSH: Microwaves

LCSH: Ceramic materials

LCSH: Aluminum oxide

LCSH: Zirconium oxide

LCSH: Sintering

Abstract: The objectives of this research are to study the effect of microwave sintering comparing with conventional sintering and the effect of zirconia addition on microstructure and optical transmittance of transparent Al O ceramic. The experiment was concentrated on increasing the fransmittance of AL O ceramic by reducing grain size of AL O to submicron level. AI O powder was used as raw material. Green samples were prepared by biaxial hydraulic pressing with 20 MPa and followed by Cold Isostatic Press (CIP) of 200 MPa. Sintering was performed at temperatures ranging from 1300 to 1500 degree Celsius for 2 hr followed by Hot Isostatic Press (HIP) at temperatures ranging from 1250 to 1300 degree Celsius for 0.5, 1 and 2 hr with pressure of 150 MPa under Ar atmosphere. Microwave sintering resulted in the fast processing time and accelerated densification to sinter AL O ceramic, but did not show the higher density than that of conventional sintering. The transmittance of microwave sintered specimens was lower than that of conventional one because of the larger grain size distribution. The optimum HIP condition selected from the results was 1300 degree Celsius for 0.5 hr with a hiating rate of 10 degree Celsius/min. Zero, 0.2, and 0.4 wt% of ZrO were added to AL O powder together with 0.03 wt% of MgO. ZrO addition inhibited grain growth of AI O grain. However, it also disturbed densification. The sintering temperature of AI O with ZrO to attain the same high density shifted to higher temperature than AI O with no ZrO composition. Then the grain size of the full density specimen with ZrO was a little larger than that without ZrO. As a result, better optical transmittance was not afftained from the composition with ZrO.

Abstract: งานวิจัยนี้ศึกษาผลของการเผาผนึกด้วยไมโครเวฟเปรียบเทียบกับการเผาผนึกแบบดั้งเดิมและผลของการเติมแต่งเซอร์โคเนียต่อโครงสร้างจุลภาคและสมบัติของอะลูมินาโปร่งใส โดยมุ่งเน้นให้ชิ้นงานอะลูมินาเซรามิกมีความโปร่งใสมากยิ่งขึ้นด้วยการลดขนาดของเกรนให้อยู่ในระดับซ้บไมครอน ในงานวิจัยใช้ผงอะลูมินาเป็นสารตั้งต้น ขึ้นรูปชิ้นงานโดยการอัดสองทิศทางด้วยแรงอัด 20 เมกะพาสคาล และต่อจากนั้นนำไปให้ความดันทุกทศทางแบเย็น ด้วยแรงอัด 200 เมกะพาสคาล เผาผนึกด้วยอุณหภูมิ 1300-1500 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 2 ชั่วโมง หลังจากนั้นทำการเผาผนึกโดยการให้ความดันทุกทิศทางแบบร้อนด้วยอุณหภูมิ 1250-1300 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 0.51 และ 2 ชั่วโมง ภายใต้ความดันแก๊สอาร์กอน 150 เมกะพาสคัล การเผาผนึกด้วยไมโครเวฟจะใช้เวลานั้นกว่าการเผาผนึกด้วยวิธีดั้งเดิม และเร่งให้เกิดความหนาแน่นเร็วขึ้นแต่ไม่ได้มีความหนาแน่นสูงกว่าการเผาผนึกแบบดั้งเดิม ชิ้นงานที่ได้จากการเผาผนึกด้วยไมโครเวฟมีการส่งผ่านของแสงต่ำกว่าชิ้นงานที่ได้จากการเผาผนึกแบบดั้งเดิมซึ่งมีสาเหตุมาจากขนาดของเกรนมีการกระจายตัวไม่สม่ำเสมอค่อนข้างสูง ภาวะที่เหมาะสำหรับการเผาผนึกโดยการให้ความดันทุกทิศทางแบบร้อน คือที่อุณหภูมิ 1300 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 0.5 ชั่วโมง ด้วยอัตราการให้ความร้อน 10 องศาเซลเซียสต่อนาที ผสมผงเซอร์โคเนียในปริมาณ 0 0.2 และ 0.4 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักลงในผงอะลูมินาซึ่งมีผงแมกนีเซียผสมอยู่ด้วย 0.03 เปอรเซ็นต์โดยน้ำหนัก การเติมเซอร์โคเนียสามารถยับยั้งการโตของเกรนอะลิมินาเซามิกแต่ส่งผลกระทบต่อความหนาแน่น ในการเผาผนึกชิ้นงานที่เติมแต่งด้วยเซอร์โคเนียให้มีความหนาแน่นเท่ากับชิ้นงานที่ไม่ได้เติมนั้นจะต้องใช้อุณหภูมิที่สูงขึ้น ขนาดเกรนของชิ้นงานที่มีความหนาแน่นสูงที่เติมแต่งด้วยเซอร์โคเนียนั้นเล็กกว่าชิ้นงานที่ไม่ได้เติมเซอร์โคเนียเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ดังนั้นชิ้นงานที่เติมแต่งด้วยเซอร์โคเนียจึงมี่แสดงสมบัติการส่งผ่านของแสงได้ดีกว่าชิ้นงานที่ไม่ได้เติม

Chulalongkorn University

Address: BANGKOK

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: Shigetaka Wada

Role: advisor

Name: Sirithan Jiemsirilers

Role: advisor

Created: 2006

Modified: 2008-10-08

Issued: 2008-08-14

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

ISBN: 9741420528

eng

DegreeName: Master of Science

Level: Master's Degree

Descipline: Ceramic Technology

Grantor: Chulalongkorn University

©copyrights Chulalongkorn University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	Jutinun_Kr.pdf	1.91 MB	49	2020-02-13 15:15:55

ใช้เวลา

0.025391 วินาที