Effect of talc powder on properties of Y2O3-based ceramics
- 25.04.2025
- Original Paper
- Verfasst von
- Wei Fan
- Wen-yu Zan
- Bei-yue Ma
- Shao-gang Cui
- Hao Liu
- Chao Yu
- Zhou-fu Wang
- Cheng-ji Deng
- Erschienen in
- Journal of Iron and Steel Research International | Ausgabe 10/2025
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Abstract
Der Artikel untersucht den signifikanten Einfluss von Talkapulver auf die Eigenschaften von Keramik auf Y2O3-Basis, einem entscheidenden Material für Hochtemperaturanwendungen. Die Studie zeigt, dass die Einführung von Talkapulver als Zusatz die Sinterverdichtung von Y2O3-Keramik erhöht, was zu verbesserten mechanischen Eigenschaften und Temperaturwechselbeständigkeit führt. Durch detaillierte experimentelle Analysen zeigen die Forschungen, dass Talgpulver einer thermischen Zersetzung unterliegt und eine flüssige Phase bildet, die das Kornwachstum fördert und die Porosität verringert. Diese flüssige Phase erleichtert die Umwandlung des Sinterns von Festkörper- in Flüssigphase, beschleunigt den Massentransfer und erhöht die Gesamtdichtigkeit des keramischen Materials. Der Artikel beleuchtet auch die Bildung neuer Phasen wie Y2SiO5 und Mg2SiO4, die sich an den Korngrenzen als intergranulare Bindungsphasen niederschlagen. Übermäßige Mengen der flüssigen Phase können jedoch das Kornwachstum behindern und die Eigenschaften des Materials negativ beeinflussen. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass eine Optimierung des Talkumpudergehalts für eine überlegene Sinterleistung und mechanische Festigkeit unerlässlich ist, wodurch sich Y2O3-basierte Keramiken besser für anspruchsvolle Hochtemperaturanwendungen eignen.
KI-Generiert
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Abstract
The rapid advancement of superalloy melting technology has increased the demands on crucible materials. Y2O3 is a promising candidate for nickel-based superalloy melting due to its outstanding high-temperature stability and non-wetting behavior with various alloys. However, its poor sintering performance limits its development. High-density Y2O3 ceramics were successfully prepared via pressureless sintering at 1600 °C in a carbon-embedded atmosphere with talc powder as an additive. The resulting ceramics achieved optimal properties, including a bulk density of 4.27 g cm−3, apparent porosity of 1.1%, and cold compressive strength of 311.27 MPa. The talc powder introduced a liquid phase during sintering, which accelerated mass transfer and promoted grain growth and densification. During cooling, this liquid phase remained at the grain boundaries and acted as an intergranular bonding agent, strengthening grain cohesion. Nevertheless, excessive liquid phase hindered grain growth, negatively affecting sintering. Additionally, the extremely low porosity and the formation of the Mg2SiO4 phase reduced the residual strength retention ratio of the Y2O3 ceramic after thermal shock.
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- Titel
- Effect of talc powder on properties of Y2O3-based ceramics
- Verfasst von
-
Wei Fan
Wen-yu Zan
Bei-yue Ma
Shao-gang Cui
Hao Liu
Chao Yu
Zhou-fu Wang
Cheng-ji Deng
- Publikationsdatum
- 25.04.2025
- Verlag
- Springer Nature Singapore
- Erschienen in
-
Journal of Iron and Steel Research International / Ausgabe 10/2025
Print ISSN: 1006-706X
Elektronische ISSN: 2210-3988 - DOI
- https://doi.org/10.1007/s42243-025-01497-2
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