Dense nanostructured zirconia by two stage conventional/hybrid microwave sintering

Binner, Jon; Ketharam, Annapoorani; Paul, Anish; Santacruz, Isabel; Vaidhyanathan, Bala

doi:10.1016/j.jeurceramsoc.2007.09.002

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“…For example, research on the firing of zinc oxide varistors yielded results that showed that hybrid sintered devices exhibited more homogeneous and finer microstructures that exhibited superior electrical properties [15]. In addition, the combination of hybrid heating with a new firing strategy known as two stage sintering [16] has yielded the ability to achieve nanostructured zirconia with densities >99.5% of theoretical whilst retaining final average grain sizes as fine as just 65 nm using precursor nanopowders with an average grain size of ~16 nm [17], figure 3. In other words, keeping grain growth during densification to just approximately a factor of 4, a remarkable achievement using a pressureless sintering approach, especially for components up to 50 mm in diameter.…”

Section: Mixing In High Loss Additivesmentioning

confidence: 99%

When Should Microwaves Be Used to Process Technical Ceramics?

Binner

Vaidhyanathan

2008

MSF

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This paper attempts to shed light on why the stand alone microwave processing of technical ceramics, despite being one of the most popular field with respect to volume of research performed, is still struggling to achieve priority status with respect to commercialisation. To obtain some answers to this enigma and determine when microwaves should be used to process technical ceramics, three case studies are explored. The conclusion is that microwaves should be used to process technical ceramics when specific advantage can be taken of the intrinsic nature of microwave energy and not simply as an alternative energy source. In addition, it is concluded that from a commercialisation view point hybrid processing is often a better approach than the use of pure microwaves.

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Section: Mixing In High Loss Additivesmentioning

confidence: 99%

When Should Microwaves Be Used to Process Technical Ceramics?

Binner

Vaidhyanathan

2008

MSF

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“…As received aqueous suspensions of nano yttria partially stabilised zirconia powders containing 0, 1.5, 2 and 3 mol% yttria and with ~5 vol% solids content (MEL Chemicals, Manchester, UK), were concentrated using a patented technique 25,26 to ~20 vol% solid content and slip cast into 15 mm dia. plaster of Paris (Millecast, Lafarge Prestia, Mériel, France) moulds.…”

Section: Methodsmentioning

confidence: 99%

Micro‐Raman spectroscopy of indentation induced phase transformation in nanozirconia ceramics

Paul

Vaidhyanathan

Binner

2011

Advances in Applied Ceramics

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Micro-Raman spectroscopy has been employed as an effective technique to determine the phase transformations in nanostructured yttria stabilised zirconia (YSZ) ceramics with different yttria content. Samples have been prepared with varying mean grain sizes by a slip casting route followed by a microwave assisted two-step sintering cycle starting with aqueous nanozirconia suspensions. Indents were generated using a Vickers pyramidal indenter at different loads and the resulting phase transformations were mapped using micro-Raman spectroscopy. The results were compared to those of a commercial submicron 3YSZ. The amount of transformation was found to be much lower for nanozirconia compared to the submicron zirconia with similar yttria content.

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“…En nuestro caso, el aluminosilicato de litio (LAS) es un material dieléctrico absorbente de microondas desde temperaturas bajas (∼25 ºC) hasta altas temperaturas (>1200 ºC). Este hecho resulta una importante ventaja frente a otros materiales cerámicos donde las propiedades intrínsecas del material hace que sean, o bien transparentes a las microondas (tipo la alúmina), o bien absorbentes solo a alta temperatura (tipo la circona) (21,22). Lo cual hace que sea necesario el uso de susceptores, como el carburo de silicio, para poder sinterizar el material en cuestión.…”

Section: Conclusionesunclassified

Propiedades mecánicas y coeficiente de dilatación térmica de la β-eucriptita sinterizada por la técnica de microondas

Benavente¹,

Borrell²,

Salvador³

et al. 2014

Bol. Soc. Esp. Ceram. Vidr.

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INTRODUCCIÓNLos últimos 50 años se han caracterizado por un avance vertiginoso en materia científica y tecnológica. En la actualidad el aporte de la tecnología es fundamental en todas las áreas y, su mejora y especificación es tan rápida que la demanda de nuevos materiales es continua. El diseño de estos nuevos materiales avanzados se realiza, por lo tanto, para satisfacer las limitaciones existentes actualmente, buscando unas propiedades inusuales con alto valor añadido. El reto se encuentra en obtener materiales con excelentes prestaciones mecánicas, combinadas con funcionalidades excepcionales para aplicaciones específicas.En el campo de la microelectrónica, la óptica de precisión y la tecnología aeroespacial, los materiales ultraestables son muy importantes, ya que son aquellos que mantienen una estabilidad dimensional al cambiar de temperatura. Este tipo de materiales son requeridos en muchos tipos de dispositivos de precisión en los que tenga que asegurarse esta estabilidad en alguno de los componentes con los cambios de temperatura (1).El coeficiente de expansión térmica (CET), en materiales policristalinos, es la resultante de la variación volumétrica con la temperatura de todos los cristales con orientaciones aleatorias que conforman el material. Frecuentemente, los materiales con CET negativo tienen unos valores de resistencia a la fractura muy bajos,debido a una fuerte anisotropía entre las diferentes orientaciones cristalográficas, en las que una de ellas presenta un comportamiento negativo y las otras dos positivo. Esta anisotropía puede causar microfisuras que dan como resultado propiedades mecánicas pobres (2). En este sentido, el aluminosilicato de litio (LAS) ha sido uno de los sistemas más estudiados en las últimas décadas, ya La técnica de sinterización no convencional de microondas permite obtener materiales de β-eucriptita en estado sólido cristalino con densidades cercanas a la teórica (∼99 %). Se ha observado una diferencia considerable en estos materiales respecto a la técnica convencional en términos de densificación, microestructura, coeficiente de expansión térmica y propiedades mecánicas. Los valores de dureza y módulo de Young obtenidos mediante sinterización por microondas a 1200 ºC-5 min han sido relativamente altos, 6.8 GPa y 101 GPa, respectivamente, en comparación con el material obtenido mediante horno convencional (3.9 GPa y 58 GPa, respectivamente). Los datos dilatométricos obtenidos, incluyendo el intervalo de temperatura criogénica (-150 ºC a +150 ºC), muestran un coeficiente de expansión térmica controlado y negativo en todo el rango de temperaturas. La combinación de un calentamiento rápido junto con la reducción drástica en el tiempo de ciclo y el ahorro energético, hace que la técnica de microondas sean una clara alternativa a otro tipo de calentamientos.Palabras clave: Microondas; Sinterización; Propiedades mecánicas; Expansión térmica; β-eucriptita. Mechanical properties and coefficient of thermal expansion of β-eucryptite sintered by microwave techniqueMicrowave non-...

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Dense nanostructured zirconia by two stage conventional/hybrid microwave sintering

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Micro‐Raman spectroscopy of indentation induced phase transformation in nanozirconia ceramics

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