ویژگی‌های سرامیک‌های زیرکونیا (اکسید زیرکونیم) ۳ Y – TZP دارای گرافن که توسط سینتز پلاسمای جرقه ای بدست آمدند

در این مطالعه، تاثیر افزودن گرافن بر روی ریز ساختار، ترکیب فازها، خواص مکانیکی و الکتریکی سرامیک‌های ۳ Y – TZP مورد بررسی قرار گرفت. ترکیب خالص ۳ Y – TZP و اضافه کردن ۴-۱ % حجمی گرافن به وسیله مخلوط سازی و آسیاب کردن، تهیه شد و با استفاده از سینتز پلاسمای جرقه ای (SPS) ‏تثبیت شدند. اضافه شدن ۳ درصد گرافن برای غلبه بر آستانه نفوذ و به دست آوردن کامپوزیت های رسانای الکتریکی، ضروری است. با این حال، افزایش محتوای صفحه گرافن، مانع از این می‌شود. از این رو، مقاومت خمشی، مدول یانگ، و سختی با افزایش محتوای صفحه گرافن کاهش می‌یابد و مقاومت نسبت به شکست به حداکثر حد واسط در ۲ % حجم گرافن می‌رسد. لایه گرافن به جهت فوری متمایل به فشار، هم گرا می شود. ظاهرا این عوامل با شکست مواجه شده بودند. رابط‌های TZP – گرافن بسیار ضعیف هستند. بنابراین، ایجاد مسیر بین ترک ها را می توان نادیده گرفت.

In this study the influence of graphene addition on the microstructure, phase composition, mechanical, and electrical properties of 3Y-TZP ceramics was investigated. Blends of pure 3Y-TZP and with addition of 1 − ۴ vol% graphene were prepared by mixing and milling, and they were consolidated by spark plasma sintering (SPS). Addition of 3 vol% graphene is necessary to overcome the percolation threshold and obtain electrically conductive composites. However, rising the graphene contents obstructs sinterability. Hence, flexural strength, Young’s modulus, and hardness decrease with increasing the graphene content, and the fracture resistance reaches an intermediate maximum at 2 vol% graphene. Graphene lamellae are oriented orthogonally to the pressing direction. They evidently provide some energy dissipation by crack deflection. TZP-graphene interfaces are very weak. Thus, crack bridging can be neglected.