氧化鋯添加量對(duì)復(fù)合體基體的力學(xué)性能有顯著影

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(duì)復(fù)合體基體的力學(xué)性能產(chǎn)生影響，下面科眾陶瓷廠帶大家了解一下。

攻克陶瓷材料的脆性一直是利用現(xiàn)代技術(shù)研究陶瓷的熱點(diǎn)。其中部分穩(wěn)定ZrO2(Epartially stabled zirconia,PSZ)陶瓷是研究較多且最有成效的相變?cè)鲰g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(yàn)所證實(shí),成為攻克陶瓷材料脆性新的戰(zhàn)略性途徑。

ZrO2引入基體的含量與其對(duì)于材料力學(xué)性能的提高有何關(guān)系,是決定氧化相變?cè)鲰g效果的關(guān)鍵問(wèn)題ZrO2增韌陶瓷( zirconia toughened ceramics,ZTC)的顯微結(jié)構(gòu)類(lèi)型有以下三類(lèi):部分穩(wěn)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(dāng)受東縛的四方晶周?chē)谢樟鸭y產(chǎn)生,或由于外部應(yīng)力使東縛力解除,則會(huì)發(fā)生四方ZrO2晶向單斜相的轉(zhuǎn)變,這也就是四方ZrO2應(yīng)力誘導(dǎo)相變的過(guò)程。ZrO2的熱膨脹系數(shù)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(duì)每個(gè)ZrO2顆粒的約束力越小,導(dǎo)致ZrO2的冷卻過(guò)程中容易轉(zhuǎn)變成單斜晶相。

另外隨著ZrO2含量的增加及晶粒尺寸增大,四方相的穩(wěn)定性降低,也更容易向單斛相轉(zhuǎn)變。當(dāng)ZrO2中加入穩(wěn)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(duì)值,導(dǎo)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(yīng)力作用下不能發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變,這部分四方相稱(chēng)為穩(wěn)定四方相或稱(chēng)不可相變的四方相(t)。

有文獻(xiàn)報(bào)道,當(dāng)ZrO2含量小于45‰時(shí),斷裂韌性(Krc)及抗彎強(qiáng)度均隨ZrO2含量的增加而提高的趨勢(shì)是一致的,且認(rèn)為ZrO2的相對(duì)含量應(yīng)大于15%,才會(huì)對(duì)基質(zhì)性能有所影響,但另一方面,若ZrO2的相對(duì)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(yàn)值低于計(jì)算值。