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SPS에 의해 제조된 HAP-Ag, HAP-ZrO2 복합체의 미세조직 및 기계적 특성
Microstructures and Mechanical Properties of HAp-Ag and HAp-ZrO2Composites Prepared by SPS

Shin, Na-Young   (School of Advanced Materials Engineering, Kongju National UniversityUU0000178  ); Oh, Ik-Hyun   (School of Advanced Materials Engineering, Kongju National Universit  ); Lee, Hee-Jung   (School of Advanced Materials Engineering, Kongju National Universit  ); Shin, Seung-Yong   (Korea Institute of Industrial Technolog  ); Lee, Hae-Hyung   (School of Dentistry, Dankook Universit  ); Lee, Byong-Taek   (School of Advanced Materials Engineering, Kongju National UniversityUU0000178  );
  • 초록

    SPS법에 의해 제조된 단상의 HAp, HAp-Ag 및 HAp-ZrO $_2$ 복합 소결체의 미세조직과 기계적 특성을 XRD, SEM, TEM에 의해 조사되었다. 나노크기의 HAp 분말은 Ca(No $_3$ ) $_2$ $.$ 4 $H_2O$ 과(NH $_4$ )HPO $_4$ 용액을 하여 침전법에 의해 성공적으로 합성되었다. HAp-Ag 복합체에 존재하는 마이크론 크기의 Ag 입자와 HAp 계면에서는 두 상의 열평창계수의 차이로 인하여 수축공의 결함이 관찰되었다. 그러나 나노크기의 Ag의 경우 계면에서의 결함은 관찰되지 않았다. HAp-ZrO $_2$ 복합체의 경우 나노크기의 ZrO $_2$ 입자들은 HAp 상의 결정립계에 대부분 분산되었다. HAp-Ag 및 HAp-ZrO $_2$ 복합체의 상대밀도와 파괴인성은 각각 HAp 기지에 분산된 미분의 Ag 및 ZrO $_2$ 상의 소성변형 및 상변태 인성기구에 의해 증가하였다.


    Microstructures and mechanical properties of SPSed monolithic HAp, HAp-Ag, and HAp-ZrO $_2$ sintered bodies were investigated by the XRD, SEM, and TEM techniques. The nano-sized HAp powders were successfully synthesized by precipitation of Ca(NO $_3$ ) $_2$ 4 $H_2O$ and (NH $_4$ )HPO $_4$ solution. In the HAp-Ag composite, the shrinkage cavities were observed at the interfaces between HAp and large sized Ag particles due to the mismatch of their thermal expansion coefficients. However, no found the defect at the interfaces between HAp and fine-sized Ag particles. In the HAp-ZrO $_2$ composite. nano-sized ZrO $_2$ particles were almost dispersed at the grain boundaries of HAp phase. The fracture toughness of HAp-Ag and HAp-ZrO $_2$ composites were increased due to the plastic deformation and phase transformation mechanisms of the dispersed fine Ag and ZrO $_2$ phase in the HAp matrix, respectively.


  • 주제어

    Hydrofapatite .   Ag .   $ZrO_2$ .   SPS .   Matetial properties.  

  • 참고문헌 (18)

    1. Effect of pH on the Synthesis of Hydroxyapatite , S.R.Kim;B.M.Lee;Y.K.Park , J. Kor. Ceram. Soc. / v.28,pp.885-891,
         
    2. Proceedings of the 9th International Symposium on Ceramics in Medicine , T.Murakami;H.Higaki;S.Doi , Otsu. / v.499,pp.,
    3. Bioceramics , L.L.Hench , J. Am. Ceram. Soc. / v.81,pp.1705-1728,
    4. Electrodeposition of Hydroxyapatite Coatings in Basic Conditions , M.Manso;C.Jimenez;C.Morant;P.Herrero;J.M.Martinez Duart , Biomaterials / v.21,pp.1755-1761,
    5. Plasma-Sprayed Hydroxyapatite Coating on Titanium Substrates. Part 1: Mechanical Properties and Residual Stress Levels , Y.C.Tsui;C.Doyle;T.W.Clyne , Biomaterials / v.19,pp.2015-2029,
    6. Processing and Properties of Hydroxyapatile-Based Biomaterials for Use as Hard-Tissue Replacement Implants , W.Suchanek;M.Yoshimura , J. Mater. Res. / v.13,pp.94-117,
    7. Toughening and Strengthening of Alumina with Silver Inclusions , W.B.Chou;W.H.Tuan , J. Eur. Ceram. Soc. / v.15,pp.291-295,
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    10. Mechanochemical-Hydrothermal Preparation of Crystalline Hydroxyapatite Powders at Room-Temperature , P.Shuk;W.L.Suchanek;T.Hao;E.Gulliver , J. Mater. Res. / v.16,pp.1231-1234,
    11. Microstructure and Mechanical Strength of Hardened Paste of Hydroxyapatite Cement Containing Whisker Phaste , Y.D.Son;T.W.Song , J. Kor. Ceram. Soc. / v.36,pp.1342-1349,
         
    12. Fabrication of $HApZrO_2$(3Y) Nanocomposite by SPS , W.Li;L.GaO , Biomaterials / v.24,pp.937-940,
    13. Microstructural Design of Toughened Ceramics , P.F.Becher , J. Am. Ceram. Soc. / v.74,pp.255-269,
    14. Sintering Effects on the Strength of Hydroxyapatite , A.J.Ruys;M.Wei;C.C.Sorrell;M.R.Dickson;A.Brandwood;B.K.Milthorpe , Biomaterials / v.16,pp.409-415,
    15. Crystallization Characteristics of Yttria-Stabilized Zirconia/Hydroxyapatite Composite Nanopowder , Y.M.Sung;D.H.Kim , J. Cryst. Growth / v.254,pp.411-417,
    16. Toughening Alumina with Silver and Zirconia Inclusions , R.Z.Chen;W.H.Tuan , J. Eur. Ceram. Soc. / v.21,pp.2887-2893,
    17. A Study on the Hydroxyapatite-Zirconia Composite Bioceramics , J.P.Lee;H.K.Choi;J.T.Song;S.H.Choi , J. Kor. Ceram. Soc. / v.30,pp.754-760,
    18. Addressing Processing Problems Associated with Plasma Spraying of Hydroxyapatite Coatings , P.Cheang;K.A.Khor , Biomaterials / v.17,pp.537-544,
  • 이 논문을 인용한 문헌 (1)

    1. Chang, Se-Hun ; Hong, Ji-Min ; Choi, Se-Weon ; Kim, Hwi-Jun ; Ahn, Jung-Ho ; Oh, Ik-Hyun 2007. "Evaluation of Fe-Cr Systems Metallic Interconnectorby Spark Plasma Sintering" 한국재료학회지 = Korean journal of materials research, 17(8): 397~401     

 저자의 다른 논문

  • 신나영 (1)

    1. 2005 "Microstructures and Mechanical Properties of Pressureless and Spark Plasma Sintered ZrO2(3 mol%Y2O3) Bodies" 한국세라믹학회지 = Journal of the Korean Ceramic Society 42 (2): 140~144    

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