Mechanismus in teilstabilisiertem Zirkonoxid, bei dem die Spannung an der Rissspitze die tetragonale in die monokline Phase umwandelt; die damit verbundene Volumenzunahme schließt den Riss und erhöht die Zähigkeit.
Japanische Bezeichnung: 変態強化
„Umwandlungsverstärkung“ kommt in 2 Übungsfragen aus 2 Themen vor, darunter Keramik und Glas, Biomaterialien.
Fachgebiet: Keramik und Glas
Lösung: C. Metastabile tetragonale Körner wandeln an der Rissspitze in monoklin um, und ihre Volumenzunahme drückt den Riss zusammen
In teilstabilisiertem Zirkonoxid werden tetragonale Teilchen, die bei niedriger Temperatur eigentlich monoklin würden, dank der Behinderung durch ihre Umgebung metastabil gehalten. Wächst ein Riss, wandelt die Zugspannung an seiner Spitze die tetragonale Phase martensitisch in die monokline um, mit einer Volumenzunahme von etwa 4 %. Diese Ausdehnung erzeugt um den Riss Druckspannungen, die ihn zu schließen suchen, sodass für den Rissfortschritt zusätzliche Energie nötig ist. Dies nennt man Umwandlungsverstärkung (spannungsinduzierte Umwandlungsverstärkung). Die Aussage, in der Umwandlungsrichtung und Volumenänderung vertauscht sind, ist falsch. Die Abrundung durch viskoses Fließen ist ein Hochtemperaturphänomen in Werkstoffen mit Glasphase.
Lösung: A. In feuchter Umgebung wandelt die tetragonale Phase von der Oberfläche her unter Volumenzunahme in die monokline um; die Oberfläche wird rau, die Festigkeit sinkt
Y-TZP verdankt seine hohe Zähigkeit der Umwandlungsverstärkung: Metastabile tetragonale Körner wandeln unter der Spannung an einer Rissspitze in die monokline Phase um und dehnen sich dabei aus. In feuchter Umgebung schreitet die Umwandlung tetragonal → monoklin jedoch auch bei so niedrigen Temperaturen wie der Körpertemperatur langsam von der Oberfläche her fort. Die Volumenzunahme von etwa 4 % erzeugt an der Oberfläche Mikrorisse und Kornausbrüche; die Oberfläche wird rau, und Festigkeit und Verschleißfestigkeit sinken. Dies ist die Tieftemperaturdegradation (hydrothermale Alterung); bestimmte Herstellungsbedingungen beschleunigten die Umwandlung, und Brüche künstlicher Hüftköpfe wurden zum Problem. Deshalb wurden unter anderem Verbundwerkstoffe aus Aluminiumoxid und Zirkonoxid entwickelt. Eine Umwandlung in die kubische Phase findet bei niedriger Temperatur nicht statt und steigert auch nicht die Wirkung der Umwandlungsverstärkung. Lochkorrosion ist eine Korrosion, bei der die Passivschicht eines Metalls örtlich zusammenbricht; sie ist kein Schädigungsmechanismus oxidischer Keramiken.
Dies nennt man Umwandlungsverstärkung (spannungsinduzierte Umwandlungsverstärkung).
Was ist der Hauptgrund für die hohe Bruchzähigkeit von teil…Y-TZP verdankt seine hohe Zähigkeit der Umwandlungsverstärkung: Metastabile tetragonale Körner wandeln unter der Spannung an einer Rissspitze in die monokline Phase um und dehnen sich dabei aus.
Welche Aussage über die Tieftemperaturdegradation, die bei …Bruchzähigkeit Lochkorrosion Passivität Perowskitstruktur Piezoelektrischer Effekt Sintern Weibull-Modul