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氧化锆陶瓷的发展趋势以及存在问题

出处:明睿氧化锆陶瓷棒 人气:发表时间:2015-1-22 17:50:21

 

陶瓷材料在应用中的致命弱点是其脆性,因此,近年来,增韧氧化锆陶瓷棒被给予了更多关注,氧化锆增韧材料通常用于制作模具,研磨介质,切削刀具等。

氧化锆陶瓷结构件

 

氧化锆陶瓷的相变有体积变化和形状改变,通常出现剪切形变。新相与旧相共用的界面保持严格的位相关系,在1000℃左右发生的四方单斜相变,体积膨胀率3%7%,纯度高的氧化锆材料更加明显,如果用此种变体来制作陶瓷,容易碎裂。因此,要考虑用于稳定相的稳定剂的种类与剂量的加入,由于体积膨胀产生裂纹,一般制造纯氧化锆烧结体是很困难的。

 

应力诱导相变对温度的敏感性导致氧化锆的稳定性随温度升高而增高,相变韧性失效,致使强度和韧性急剧下降,这一缺陷使得增韧氧化锆陶瓷在高温环境下的应用受到限制。复合化是解决此问题的有效途径。所选增韧相主要为高强度高模量的晶须,片晶,纤维以及颗粒。

 

其中最早尝试的是碳化硅晶须,这类复合材料的强度和断裂韧性取决于氧化锆的稳定程度,晶须含量和性能以及晶须和基本界面的结合强度适当控制稳定剂Y2O3的含量并选择性能优良的晶须,有效控制残余热应力和界面结合力适当控制稳定剂Y2O3的含量,并选择性能优良的晶须,有效控制残余热应力和界面结合力[如在碳化硅晶须表面进行Al203来石涂层处理,可使1 5(体积分数)碳化硅TZP复合材料的室温强度由无涂层的700MPa分别提高至1000MPa1450MPa,能使复合材料中晶须补强与相变增韧产生协同增韧的效果,提高增韧补强效果。

 

在这类复合材料中,晶须增韧主要机制为裂纹偏转、晶须桥联、界面解离、晶须拔出以及应力按模量转移等。晶须在产生以上增韧作用的同时,还将和相变增韧发生协同作用,晶须的桥联增韧和裂纹偏转增韧将延长裂纹扩展长度,使可相变体积分数增大,同时相变增韧产生的体积膨胀加强了晶须/基体界面结合,有利于载荷转移效应的实现。

 

利用SiC晶须与TZP复合虽然取得了较好的效果,但由于SiCTZP的热失配在基体中产生较大的应力.使室温强度下降,加之晶须的毒性及在基体中的分散不均匀,使这种方法受到了一定的限制。

 

于是,人们尝试用高强度、高弹性模量的刚性颗粒如SiCAl203等用于与TZP复合。Ding|通过对20(体积分数)碳化硅和TZP复合材料的微观结构及力学性能的研究发现,尽管由于SiC的较低的热膨胀系数和较高的弹性模量降低了tZr0。的可相变体积分数,削弱了相变效应,但SiC颗粒对裂纹的偏转效应使材料的韧性提高。在1000℃时单相钇稳定氧化锆的强度只有室温的13%,但碳化硅/TZP的强度是室温的31%

 

利用碳化硅晶须,氧化铝片晶与TZP复合使材料的韧性的道理改善。裂纹偏转是他们的主要增韧机制


 

此文关键字:氧化锆陶瓷棒
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