Zirkoniumdioxid, insbesondere tetragonales polykristallines Zirkoniumdioxid (TZP), kann aufgrund seiner Umwandlung von einem monoklinen in einen polytetragonalen kristallinen Zustand während des Sinterns transluzent sein. Diese Umwandlung erhöht die Partikeldichte, die Festigkeit und die Transluzenz. Das Verfahren zur Erzielung der Transluzenz von Zirkoniumdioxid erfordert eine sorgfältige Kontrolle der Sinterbedingungen, um die Porosität zu minimieren und kleine Korngrößen zu erhalten.
Erläuterung der Transluzenz von Zirkoniumdioxid:
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Umwandlung der kristallinen Struktur:
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Zirkoniumdioxid liegt zunächst in einer monoklinen Kristallstruktur vor, die undurchsichtig ist und ein kreideähnliches Aussehen hat. Während des Sinterns, in der Regel bei Temperaturen zwischen 1.100°C und 1.200°C, geht Zirkoniumdioxid in einen polytetragonalen Zustand über. Diese Umwandlung ist von entscheidender Bedeutung, da sie nicht nur die Festigkeit und Dichte des Materials erhöht, sondern auch seine Transluzenz deutlich verbessert. Durch die Veränderung der kristallinen Struktur richten sich die Partikel gleichmäßiger aus, was die Lichtstreuung verringert und somit die Transparenz erhöht.Techniken des Sinterns:
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Die Art des Sinterns spielt eine entscheidende Rolle bei der Erzielung der Transluzenz. Herkömmliche Sinterverfahren können zu größeren Korngrößen und erhöhter Porosität führen, was beides die Transparenz beeinträchtigt. Mit fortschrittlichen Verfahren wie dem Hochdruck-Plasmasintern (HP-SPS) lässt sich jedoch nachweislich transluzentes Zirkoniumdioxid herstellen. HP-SPS ermöglicht ein schnelles Sintern bei niedrigeren Temperaturen, wodurch kleinere Korngrößen und eine geringere Porosität beibehalten werden können, was für die Transparenz unerlässlich ist.
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Kontrolle von Porosität und Korngröße:
Porosität und Korngröße sind zwei Schlüsselfaktoren, die die Transluzenz von Zirkoniumdioxid beeinflussen. Kleinere Korngrößen und geringere Porosität verringern die Lichtstreuung und lassen mehr Licht durch das Material hindurch. Um diese optimalen Eigenschaften zu erreichen, müssen die Sinterbedingungen genau kontrolliert werden. So kann z. B. HP-SPS durch Anwendung von hohem Druck und schneller Erwärmung die Porosität wirksam minimieren und das Kornwachstum kontrollieren, was zu einer verbesserten Transluzenz führt.
Auswirkungen der Schattierung:
