如何解決氧化鋯陶瓷的韌性問(wèn)題？

氧化鋯陶瓷對比其他工業(yè)陶瓷來(lái)說(shuō)韌性應該是比較高的了，但是在一些高要求的工業(yè)環(huán)境下，下面科眾陶瓷廠(chǎng)將為大家介紹解決其韌性問(wèn)題的方法。

陶瓷材料在應用中的致命弱點(diǎn)是其脆性，因此，近年來(lái)，增韌氧化鋯陶瓷被給予了更多關(guān)注，氧化鋯增韌材料通常用于制作模具，研磨介質(zhì)，切削刀具等。

氧化鋯陶瓷的相變有體積變化和形狀改變，通常出現剪切形變。新相與舊相共用的界面保持嚴格的位相關(guān)系，在1000℃左右發(fā)生的四方單斜相變，體積膨脹率3%到7%，純度高的氧化鋯材料更加明顯，如果用此種變體來(lái)制作陶瓷，容易碎裂。因此，要考慮用于穩定相的穩定劑的種類(lèi)與劑量的加入，由于體積膨脹產(chǎn)生裂紋，一般制造純氧化鋯燒結體是很困難的。
 

應力誘導相變對溫度的敏感性導致氧化鋯的穩定性隨溫度升高而增高，相變韌性失效，致使強度和韌性急劇下降，這一缺陷使得增韌氧化鋯陶瓷在高溫環(huán)境下的應用受到限制。復合化是解決此問(wèn)題的有效途徑。所選增韌相主要為高強度高模量的晶須，片晶，纖維以及顆粒。

氧化鋯增韌陶瓷零件

其中最早嘗試的是碳化硅晶須，這類(lèi)復合材料的強度和斷裂韌性取決于氧化鋯的穩定程度，晶須含量和性能以及晶須和基本界面的結合強度。適當控制穩定劑Y2O3的含量，并選擇性能優(yōu)良的晶須，有效控制殘余熱應力和界面結合力。適當控制穩定劑Y2O3的含量，并選擇性能優(yōu)良的晶須，有效控制殘余熱應力和界面結合力[如在碳化硅晶須表面進(jìn)行Al203、莫來(lái)石涂層處理，可使1 5％(體積分數)碳化硅／TZP復合材料的室溫強度由無(wú)涂層的700MPa分別提高至1000MPa和1450MPa，能使復合材料中晶須補強與相變增韌產(chǎn)生協(xié)同增韌的效果，提高增韌補強效果。

在這類(lèi)復合材料中，晶須增韌主要機制為裂紋偏轉、晶須橋聯(lián)、界面解離、晶須拔出以及應力按模量轉移等。晶須在產(chǎn)生以上增韌作用的同時(shí)，還將和相變增韌發(fā)生協(xié)同作用，晶須的橋聯(lián)增韌和裂紋偏轉增韌將延長(cháng)裂紋擴展長(cháng)度，使可相變體積分數增大，同時(shí)相變增韌產(chǎn)生的體積膨脹加強了晶須／基體界面結合，有利于載荷轉移效應的實(shí)現。

利用SiC晶須與TZP復合雖然取得了較好的效果，但由于SiC與TZP的熱失配在基體中產(chǎn)生較大的應力．使室溫強度下降，加之晶須的毒性及在基體中的分散不均勻，使這種方法受到了一定的限制。

于是，人們嘗試用高強度、高彈性模量的剛性顆粒如SiC、Al203等用于與TZP復合。Ding|通過(guò)對20％(體積分數)碳化硅和TZP復合材料的微觀(guān)結構及力學(xué)性能的研究發(fā)現，盡管由于SiC的較低的熱膨脹系數和較高的彈性模量降低了t—Zr0。的可相變體積分數，削弱了相變效應，但SiC顆粒對裂紋的偏轉效應使材料的韌性提高。在1000℃時(shí)單相釔穩定氧化鋯的強度只有室溫的13%，但碳化硅/TZP的強度是室溫的31%。

利用碳化硅晶須，氧化鋁片晶與TZP復合使材料的韌性的道理改善。裂紋偏轉是他們的主要增韌機制。