4-D Kinetik der Niedertemperatur-Degradation von Zirkoniumdioxid

• Applicant: Professor Klaus G. Nickel, Ph.D.
• Subject Area: Thermodynamics and Kinetics as well as Properties of Phases and Microstructure of Materials
• Term: from 2012 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 211369415

Polykristallines Tetragonales Zirkoniumdioxid, TZP, hat sich in den letzten Jahrzehnten als geeigneter Werkstoff für viele Anwendungen im Bereich der Ingenieur- und Biokeramiken etabliert und wird in der Dentalindustrie für Implantate, Brücken und Prothesen verwendet. Die festigkeitssteigernde Umwandlungsverstärkung durch lokale spannungsinduzierte tetragonal-monokline Phasentransformation kann jedoch konterkariert werden, wenn eine großflächige oberflächennahe Phasenumwandlung bei Anwendungsbedingungen eintritt. Als Auslöser solcher Umwandlungen wurden vor allem korrosive Vorgänge (chemische Ätzung, Luftfeuchte) und/oder mechanische Einwirkungen beschrieben. Untersuchungen zur Kinetik der räumlichen Ausbreitung („4-D“) in Y-dotiertem, tetragonalen Zirkoniumdioxid bei Körpertemperatur sollen klären, ob eine rein oberflächliche Umwandlung vorliegt, welche nach einer Zeit zum Erliegen kommt, oder ob und wie diese nach der Oberflächenumwandlung weiter ins Materialinnere vordringt. Die Kombination analytischer Techniken (Focussed Ion Beam (FIB), μ-Röntgendiffraktometrie (μ-XRD), μ-Ramanspektroskopie, Rasterkraftmikroskopie (AFM) und Kathodolumineszensmikroskopie (KL)) soll die räumliche Phasenverteilung exakt beschreiben, die analytische Beschreibung der zeitlichen Entwicklung erlauben und zum Aufbau von Strategien zur Verhinderung der Entstehung und Ausbreitung von Phasenumwandlung durch Schutzschichten auf den keramischen Oberflächen genutzt werden.

• DFG Programme: Research Grants