氧化鋯陶瓷彌散增韌機理新工藝介紹

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有所增加，其實氧化鋁陶瓷的彌散增韌可以與氧化鋯陶瓷的相變增韌結合，下面科眾陶瓷廠給大家分析一下。

從增初機理來分析，ZrO2的相變增韌作用和Al2O的彌散增韌可以疊加。Al2O對裂紋的釘扎，彌補了微裂紋對強度的作用，因而使得復合陶瓷的抗彎強度和斷裂韌性的值逐漸出現在同一燒成溫度。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。

經測試也得出相應的結論，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。從以上幾組試驗看出，當加入A2O適量時，一方面Al2O）有抑制制ZrO2顆粒生長的作用，同時ZrO2也有抑制制A2O）顆粒生長的作用用，因而晶粒細小且均勻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相變增韌陶瓷的相變應力明顯提高，也就使得實際貢獻在裂紋部位作用加強。

氧化鋯陶瓷針規

再者，由于Al2O的熱膨脹系數約為8×10－·℃－1，小于ZrO熱膨脹系數，所以當AIO）在ZrO2基體中分布時，Al2O）晶粒處于壓應力狀態，AlO與ZrO2在晶界處結合良好，具有良好的晶界強度，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陶瓷的抗彎強度、斷裂韌性得到提高。

但當Al1O）含量較高時（超過50％），Al2O3已經不再是分散相，此嵁，能發生相變的ZrO2相對含量已經大大減少，因此，相變增韌的效果被削弱，使得ZrO2／AL2O3陶瓷的抗彎強度反而下降。近年來，ZrO2增韌切Al2O2陶瓷作為有前途的中低溫溫（＜800C）結構材料已稱為材料領域為活躍的課題，現在有關ZrO2初化Al2O2陶瓷材料的研究都集中在加入未穩定、部分穩定或四方ZrO2多晶上日，利用用t→m相變來達到增韌目的。

如圖4－3所示，壓力較低時，斷裂強度隨ZrO2含量的增加而增加，與其密度的變化趨勢相一致，這說明此時影響斷裂強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度存在一個大值，之后隨ZrO2含量的增加反而降低，據此推斷，此時對斷裂強度產生損害的是Al2O3／cZrO2之間熱膨脹差引起的拉應力及微裂紋。

ZrO2含量
 

由于制備工藝產生的殘余壓應力基本恒定，而ZrO2含量越多，晶粒尺寸越大，產生的拉應力越大，微裂紋也越多因而ZrO2含量足夠高時，試樣中存在的是殘余拉應力，當拉應力超過其界面結合力時就產生微裂紋，從而降低了強度，因此表現為斷裂韌性的峰值更高，出現在cZrO2體積分數更高的試樣中。這說明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下降。

這與 Lange所得隨c－ZrO2粒子的添加Kc單調下降的結果大不相同。