氧化鋯陶瓷為什么會在低溫下發(fā)生老化現(xiàn)象？

氧化鋯陶瓷據(jù)我們了解是一種耐高溫陶瓷，可耐1350度的高溫，溫度超過時(shí)便會發(fā)生形變，但你們知道氧化鋯陶瓷在低溫環(huán)境下同樣會發(fā)生老化現(xiàn)象影響其使用，科眾陶瓷廠接下來分析一下。

氧化釔穩(wěn)定的四方氧化鋯陶瓷（Y－TZP）具有高強(qiáng)度、高斷裂性能、耐磨性等優(yōu)異的機(jī)械性能。但它在100～400℃溫區(qū)（特別是潮濕的環(huán)境中）長期使用時(shí)，會導(dǎo)致力學(xué)性能的顯著下降，在其表面伴隨有微觀或宏觀的微裂紋，這就是所謂的Y－TZP低溫老化現(xiàn)象（簡稱LTD）。

研究表明，這種現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于材料的表面向內(nèi)部發(fā)生t→m相相變，產(chǎn)生體積膨脹，從而引起微裂紋和宏觀裂紋，最終引起材料性能的下降。大量研究表明，材料中晶粒尺寸和穩(wěn)定劑的含量在很大程度決定了材料四方相的穩(wěn)定性，進(jìn)而而影響材料的抗低溫老化性能。其中降低晶粒尺寸和增加Y2O3含量都可以有效抑制四方相向單斜相的相變發(fā)生

帶槽氧化鋯陶瓷圓盤

晶粒尺寸低于臨界晶粒尺寸的燒結(jié)體難以發(fā)生老化現(xiàn)象。 Watanabe在300℃空氣中進(jìn)行了100h的老化試驗(yàn)2發(fā)現(xiàn)其發(fā)生低溫老化的臨界晶粒尺寸是0．3gm和0．5um。可見通過微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，嚴(yán)格控制燒結(jié)體的晶粒尺寸至合適的范圍是有必要的。

他還報(bào)道了當(dāng)Y2O3含量（摩爾分?jǐn)?shù)）從2％增加到5％時(shí)，材料的相變臨界尺寸將從0．2m增加0．6pmMatsumoto20發(fā)現(xiàn)Y－TZP材料在230℃，400h的熱處理?xiàng)l件下發(fā)生t→m相變，性能衰退。若再在1000℃，24h條件下重新高溫處理，則強(qiáng)度可恢復(fù)到老化前的數(shù)值，而且通過在Y2O、CeO2、MgO或CaO等粉末中埋燒］，或者在CeO2的粉末中將燒結(jié)的Y－TZP通過熱處理而形成表面層的方法?，都可阻止低溫老化的產(chǎn)生，其機(jī)理在于表面重結(jié)晶出細(xì)小的單相氧化結(jié)晶粒從而阻止了表面層的相變轉(zhuǎn)變。

還有陶瓷負(fù)溫深冷表面改性研究，通過低溫深冷處理Y－TZP材料，表面應(yīng)力狀態(tài)由張應(yīng)力變?yōu)閴簯?yīng)力也在一定程度上改善材料的性能。還還有資料表明Al2O的彌散阻止了Y－TZP材材料的強(qiáng)度衰減，降低了t－m相相變速度［30莫來石和尖晶石的添加也有類似阻止相變發(fā)生的作用。