ZTA에서 잔류응력이 파괴인성 증진에 미치는 영향

Abstract

본 연구는 ZTA에서 잔류 압축응력이 기계적 성질에 미치는 효과를 알아보기 위해서 3-layers bar 형태의 시편을 준비하였는데 표면층은 Al₂O₃와 unstabilized ZrO₂로 이루어졌고, 내부층은 Al₂O₃와 stabilized ZrO₂로 이루어졌다. 성형체를 소결 후 냉각하면 표면층의 정방정상 ZrO₂는 단사정상으로 상변태를 하지만 내부층의 ZrO₂는 정방정상으로 그대로 유지된다. 이때 부피팽창을 수반하는 상변태에 의해 표면층은 압축응력이 유발되고 내부층은 인장응력이 유발되는데 표면층의 두께비가 감소할수록 잔류 압축응력은 증가하였다. 표면층에서 잔류 압축응력 때문에 3-layers 복합재의 파괴인성은 10.21Mpam<SUP>1/2</SUP> 이었으며, 이것은 기존의 ZTA에 비해 25% 이상 향상된 것이다. 또한 3-layer 복합재는 열충격 시험으로부터 충격 저항 환경에서는 파괴저항이 향상됨을 알 수 있었다.