氧化鋯陶瓷彌散增韌機(jī)理新工藝介紹

氧化鋯陶瓷的增韌方法多種多樣，在增韌之后其陶瓷加工性能會(huì)有所增加，其實(shí)氧化鋁陶瓷的彌散增韌可以與氧化鋯陶瓷的相變?cè)鲰g結(jié)合，下面科眾陶瓷廠給大家分析一下。

從增初機(jī)理來(lái)分析，ZrO2的相變?cè)鲰g作用和Al2O的彌散增韌可以疊加。Al2O對(duì)裂紋的釘扎，彌補(bǔ)了微裂紋對(duì)強(qiáng)度的作用，因而使得復(fù)合陶瓷的抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性的值逐漸出現(xiàn)在同一燒成溫度。用氨水共沉淀法3明制備了粒徑為15nm的Al2O／ZrO2粉末，主要由四方相相ZrO2和Al2O3組成。

經(jīng)測(cè)試也得出相應(yīng)的結(jié)論，并得出Al2O3的的攙人，有利于ZrO2陶瓷中四方相的保留，提高了ZrO2肉瓷的硬度與彈性模量，滿足了制作軋輥軋制焊管的要求。從以上幾組試驗(yàn)看出，當(dāng)加入A2O適量時(shí)，一方面Al2O）有抑制制ZrO2顆粒生長(zhǎng)的作用，同時(shí)ZrO2也有抑制制A2O）顆粒生長(zhǎng)的作用用，因而晶粒細(xì)小且均勻p另一方面具有高彈性模量的Al2O顆粒（其彈性模量約為ZO2的2倍），使得ZrO相變?cè)鲰g陶瓷的相變應(yīng)力明顯提高，也就使得實(shí)際貢獻(xiàn)在裂紋部位作用加強(qiáng)。

氧化鋯陶瓷針規(guī)

再者，由于Al2O的熱膨脹系數(shù)約為8×10－·℃－1，小于ZrO熱膨脹系數(shù)，所以當(dāng)AIO）在ZrO2基體中分布時(shí)，Al2O）晶粒處于壓應(yīng)力狀態(tài)，AlO與ZrO2在晶界處結(jié)合良好，具有良好的晶界強(qiáng)度，使裂紋不易在AlO與ZrO2晶界形成，因此，Al2O的加人使ZO2陶饒的晶界得到化，ZrO2相變能提高，從而使ZrO2陶瓷的抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性得到提高。

但當(dāng)Al1O）含量較高時(shí)（超過(guò)50％），Al2O3已經(jīng)不再是分散相，此嵁，能發(fā)生相變的ZrO2相對(duì)含量已經(jīng)大大減少，因此，相變?cè)鲰g的效果被削弱，使得ZrO2／AL2O3陶瓷的抗彎強(qiáng)度反而下降。近年來(lái)，ZrO2增韌切Al2O2陶瓷作為有前途的中低溫溫（＜800C）結(jié)構(gòu)材料已稱為材料領(lǐng)域?yàn)榛钴S的課題，現(xiàn)在有關(guān)ZrO2初化Al2O2陶瓷材料的研究都集中在加入未穩(wěn)定、部分穩(wěn)定或四方ZrO2多晶上日，利用用t→m相變來(lái)達(dá)到增韌目的。

如圖4－3所示，壓力較低時(shí)，斷裂強(qiáng)度隨ZrO2含量的增加而增加，與其密度的變化趨勢(shì)相一致，這說(shuō)明此時(shí)影響斷裂強(qiáng)度的主要因素是材料的度。壓力為25MPa且降溫保壓所制得材料的斷裂強(qiáng)度存在一個(gè)大值，之后隨ZrO2含量的增加反而降低，據(jù)此推斷，此時(shí)對(duì)斷裂強(qiáng)度產(chǎn)生損害的是Al2O3／cZrO2之間熱膨脹差引起的拉應(yīng)力及微裂紋。

ZrO2含量
 

由于制備工藝產(chǎn)生的殘余壓應(yīng)力基本恒定，而ZrO2含量越多，晶粒尺寸越大，產(chǎn)生的拉應(yīng)力越大，微裂紋也越多因而ZrO2含量足夠高時(shí)，試樣中存在的是殘余拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)其界面結(jié)合力時(shí)就產(chǎn)生微裂紋，從而降低了強(qiáng)度，因此表現(xiàn)為斷裂韌性的峰值更高，出現(xiàn)在cZrO2體積分?jǐn)?shù)更高的試樣中。這說(shuō)明cZrO2加入Al2O3基體中并非都是缺乏相變、粒子收縮而是斷裂韌性單調(diào)下降。

這與 Lange所得隨c－ZrO2粒子的添加Kc單調(diào)下降的結(jié)果大不相同。