Исследование анизотропии свойств режущей пластины, полученной по технологии керамической 3D-печати (LCM) из композита Al₂O₃/ZrO₂ (ZTA)

Исследована анизотропия свойств керамической режущей пластины (ее трех граней), полученной по технологии на основе литографии, из композита Al₂O₃ + ZrO₂. Исследования проведены при помощи метода индентирования и закона Майера. Данный метод, в отличие от испытания на изгиб, исключает разрушение образца. Оценивали изменение индекса Майера в диапазонах нагрузок от 2 до 20 кг и от 0,2 до 1 кг. Представлены результаты определения плотности, фазового состава, микроструктуры каждой грани образца, а также адгезии напечатанных слоев — при помощи индентора Кнупа. В диапазоне нагрузок до 10 кг включительно анизотропии твердости не обнаружено. Установлено, что в образце присутствует слоистая структура, которая вносит вклад в анизотропию твердости при нагрузке 20 кг и более. Анизотропии трещиностойкости в диапазоне нагрузок от 2 до 20 кг выявлено не было. Результаты использования индентора Кнупа показали высокую адгезию между слоями 3D-печати.

1. Denry I., Robert Kelly J. State of the art of zirconia for dental applications / Dental Mater. 2008. Vol. 24. P. 299 – 307. DOI: 10.1016/j.dental.2007.05.007

2. Задорожная О. Ю., Тиунова О. В., Богаев А. А., Хабас Т. А., Непочатов Ю. К., Шкодкин А. В. Влияние добавок наноразмерного ZrO2 и технологических параметров процесса прессования на свойства композитов на основе Al2O3 и ZrO2 / Научные исследования и разработки. Новые огнеупоры. 2013. № 10. С. 21 – 26.

3. Матренин С. В., Слосман А. И. Техническая керамика: учебное пособие. — Томск: Изд-во ТПУ, 2004. — 75 с.

4. Altun A. A., Prochaska T., Konegger T., Schwentenwein M. Dense, Strong, and Precise Silicon Nitride-Based Ceramic Parts by Lithography-Based Ceramic Manufacturing / Appl. Sci. 2020. Vol. 10. Issue 3. N 996. P. 14. DOI: 10.3390/app10030996

5. Moritz T. Additive manufacturing. Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems IKTS. 2020 https://www.ikts.fraunhofer.de/en/industrial_solutions/additive_manufacturing.html

6. Moritz T., Partsch U., Ziesche S., Scheithauer U., Ahlhelm M., Schwarzer E., Richter H. J. Additive manufacturing of ceramic components / Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems IKTS. Annual Report 2014/15. P. 28 – 31. https://www.ikts.fraunhofer.de/content/dam/ikts/down-loads/annual_reports/jb2014/Fraunhofer_IKTS_2014_Annual_Report.pdf

7. Homa J. Relating Ceramic Mechanical Properties Standards to Advanced Ceramics Produced by LCM. Webinar Lithoz GmbH. 2020. https://www.youtube.com/watch?v=ZPkdrU9m8Tw

8. McColm I. J. Ceramic hardness. — New York: Springer Science and Business Media, 1990. P. 324. DOI: 10.1007/978-1-4757-4732-4

9. Jianghong G., Jianjun W., Zhenduo G. Examination of the Indentation Size Effect in Low-load Vickers Hardness Testing of Ceramics / J. Eur. Ceram. Soc. 1999. Vol. 19. Issue 15. P. 2625 – 2631. DOI: 10.1016/S0955-2219(99)00043-6

10. Quinn J. B., Quinn G. D. Indentation brittleness of ceramics: a fresh approach / J. Mater. Sci. 1997. Vol. 32. Issue 16. P. 4331 – 4346. DOI: 10.1023/A:1018671823059