166 Prakt. Met. Sonderband 41 (2009)
Abbildung 3: Gefügecharakterisierung von SSiC: Lichtmikroskopie (geätzt in mod. Murakami): Auflicht oben links,
Durchlicht oben rechts, REM-Aufnahme (Bruchbild von SiC ) unten links, TEM-Aufnahme SiC fliissigphasengesintert
unten rechts.
Zirkondioxid
Reines Zirkonoxid ZrO, wird aufgrund seiner Polymorphie nicht als technische Keramik verarbei-
tet. Zirkonoxid kommt in drei Modifikationen vor: bei Raumtemperatur ist es monoklin, oberhalb
von 1170°C ist es tetragonal und oberhalb von 2370 °C kubisch. Beim Phaseniibergang tetragonal -
nach monoklin kommt es mit dem martensitischen Umklappen der Gitterstruktur zu einer plotzli-
chen Volumenzunahme von etwa 3-5%. Reines Zirkonoxid wiirde, bedingt durch diesen besonderen Abb
Effekt, beim Sinterprozess zerstort werden. Deshalb stabilisiert man Zirkonoxid-Keramiken durch ober
Zugabe anderer Metalloxide wie Yttriumoxid, Magnesiumoxid oder Calciumoxid. Man unterschei-
det dabei zwischen vollstabilisiertem Zirkonoxid (FSZ - fully stabilized zirconia) und teilstabilisier- Feu
tem Zirkonoxid (PSZ - partly stabilized zirconia). Die groBte Bedeutung in der Technik hat das teil-
stabilisierte, polykristalline, tetragonale Zirkonoxid (TZP - tetragonal zirconia polvycrystal). Y-TZP Feu
kennzeichnet die Stabilisierung auf Yttriumoxid-Basis. ren
In dem man eine Umwandlung in die monokline Phase verhindert und wird das Gefüge „vorge- m
spannt“, was mit einer Festigkeits- und Zähigkeitssteigerung verbunden ist. Beim polykristallinen dig]
tetragonalen Zirkoniumoxid (TZP) wird durch die Verwendung von extrem feinen Ausgangspul- und
vern und Anwendung von niedrigen Sintertemperaturen ein sehr feinkörniges Gefüge erreicht. Die- lang
ses Material zeichnet sich wegen seines extrem feinen Gefüges (Korngröße < 100 wm) und durch
hohe mechanische Festigkeit von bis über 1.500 MPa aus. Die sehr fein ausgebildete tetragonale Die
Kristallphase im PSZ und im TZP zeigt ein Phänomen, bei dem die Umwandlung der tetragonalen (Bre
Phase in die monokline durch Druck gehemmt werden kann. Bei Druckentlastung, z. B. durch Riss-
spitzen oder Zugeigenspannungen, tritt dann die Umwandlung auf. Die druckgesteuerte Volumen- war
zunahme bei der Kristallphasenumwandlung schlieBt Risse, verlangsamt oder verzweigt sie. Dieses war
Verhalten wird als Umwandlungsverstärkung technisch genutzt. RD
on
Die Auflicht — und Durchlichtmikroskopie Bilder zeigen eine Magnesium — teilstabilisierte Zirkon- gen
oxidkeramik (PSZ). Aufgrund der Umwandlungsverstirkung durch Phasenumwandlung wird das
Gefüge „vorgespannt“, was mit einer Festigkeits- und Zahigkeitssteigerung verbunden ist. Im Auf-
lichtlicht sind die Korngrenzen und die Poren erkennbar, im polarisierten Durchlicht sind die Gitter-
spannungen (Korner mit Interferenzfarben) zu erkennen. Das REM-Bild, sowie auch die TEM-
Aufnahme. zeigt eine 3-Y TZP Keramik (TOSOH), welche ein extrem feines Gefüge besitzt.
