氧化鋯添加量對復合體基體的力學(xué)性能有顯著(zhù)影

氧化鋯陶瓷不僅僅局限于其本身的優(yōu)越性能，它除了能經(jīng)過(guò)陶瓷精加工后制成各種陶瓷棒，陶瓷板以及各種陶瓷零件等，它還可以對復合體基體的力學(xué)性能產(chǎn)生影響，下面科眾陶瓷廠(chǎng)帶大家了解一下。

攻克陶瓷材料的脆性一直是利用現代技術(shù)研究陶瓷的熱點(diǎn)。其中部分穩定ZrO2(Epartially stabled zirconia,PSZ)陶瓷是研究較多且最有成效的相變增韌陶瓷;另外,近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的納米陶瓷更為引人注目,其高韌性和低溫超塑性變形能力已被實(shí)驗所證實(shí),成為攻克陶瓷材料脆性新的戰略性途徑。

ZrO2引入基體的含量與其對于材料力學(xué)性能的提高有何關(guān)系,是決定氧化相變增韌效果的關(guān)鍵問(wèn)題ZrO2增韌陶瓷( zirconia toughened ceramics,ZTC)的顯微結構類(lèi)型有以下三類(lèi):部分穩定ZrO2類(lèi)(PSZ)、四四方ZrO2多晶類(lèi)(TZP)及彌散散ZrO2陶瓷類(lèi)(DZC)。

氧化鋯陶瓷異型件

鎢粉體材料屬于DZC處于氧化鋁基質(zhì)中的ZrO2晶粒,相變后體積膨脹的晶格切變會(huì )受到基質(zhì)的彈性束縛作用,使四方相ZrO2可保留至室溫或更低溫度,當受東縛的四方晶周?chē)谢樟鸭y產(chǎn)生,或由于外部應力使東縛力解除,則會(huì )發(fā)生四方ZrO2晶向單斜相的轉變,這也就是四方ZrO2應力誘導相變的過(guò)程。ZrO2的熱膨脹系數比Al2O3基體大,材料從高溫到低溫的冷卻過(guò)程中,ZrO2比Al2O的收縮量大,所以ZrO2含量越高,基體對每個(gè)ZrO2顆粒的約束力越小,導致ZrO2的冷卻過(guò)程中容易轉變成單斜晶相。

另外隨著(zhù)ZrO2含量的增加及晶粒尺寸增大,四方相的穩定性降低,也更容易向單斛相轉變。當ZrO2中加入穩定劑Y2O3以后,將減小四方相與單斜相化學(xué)自由能差的絕對值,導致t→m相變難以進(jìn)行。在各種材料中總有一部分四方相在應力作用下不能發(fā)生馬氏體轉變,這部分四方相稱(chēng)為穩定四方相或稱(chēng)不可相變的四方相(t)。

有文獻報道,當ZrO2含量小于45‰時(shí),斷裂韌性(Krc)及抗彎強度均隨ZrO2含量的增加而提高的趨勢是一致的,且認為ZrO2的相對含量應大于15%,才會(huì )對基質(zhì)性能有所影響,但另一方面,若ZrO2的相對含量過(guò)高(超過(guò)48%)時(shí),則會(huì )因晶粒聚集而引起斷裂韌性下降,實(shí)驗值低于計算值。