Core-Shell Ceramic Structures Prepared by Thermoplastic Co-Extrusion Method

摘要

V disertační práci byla připravena dvouvrstevná keramická tělesa s „core-shell“ geometrií pomocí metody termoplastické koextruze a na těchto kompozitních tělesech byly studovány mechanické vlastnosti. Pro studium koextruze a mechanických vlastností byly navrženy dva kompozitní systémy. První systém ZTA-A kombinoval hutné jádro ZTA (oxidu hlinitého zhouževnatěného oxidem zirkoničitým) s hutnou vrstvou Al2O3. Druhý systém ZST-Z se skládal z porézního jádra a hutné vrstvy v obou případech ze ZrO2. V práci byla studována reologie keramických termoplastických suspenzí a jejich vzájemné ovlivnění během koextruze. Následně byl studován průběh odstraňování pojiv a slinování a na základě optimalizace všech technologických kroků byla získána bezdefektní „core-shell“ tělesa. Na slinutých tělesech byly stanoveny mechanické vlastnosti (modul pružnosti, tvrdost a pevnost v ohybu). Pro odhad napětí v „core-shell“ tělesech namáhaných ohybem byl využit vztah uvažující rozdílné moduly pružnosti jádra a vrstvy. U těles systému ZTA-A došlo k navýšení pevnosti oproti pevnostem nevrstevnatých těles jednotlivých složek. Byla tedy získána tělesa s vysokou povrchovou tvrdostí vrstvy Al2O3 a navíc vykazující vysokou lomovou sílu při namáhání ohybem. U těles systému ZST Z byl snížen efektivní modul pružnosti až o 25 % oproti modulu pružnosti hutných nevrstevnatých vzorků. Stejného efektivního modulu pružnosti bylo možné u „core-shell“ těles dosáhnout při zachování výrazně vyšší lomové síly než u nevrstevnatých porézních těles nebo trubek.