文档介绍：氧化锆增韧陶瓷
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随着科学技术的发展,人们对材料的需求也在不断的提高。当今世界新型陶瓷的发展趋向是:原料超细化,材料多功能化、轻质高强化和材料结构梯度化。相应地发展了材料复合、成型与烧结工艺、制品的后处理和相应的测试方法。氧化锆陶瓷也与其他新型的陶瓷一样,随着新工艺、新技术的运用,进一步充分发挥了它高熔点、比重大、耐腐蚀、耐磨损、低导热、半导体及相变等特点。
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1975年以来,ZrO2陶瓷逐步受到许多卷全球的“陶瓷热”就是以ZrO2陶瓷为研究对象的,20多年来,具有种种性能的ZrO2陶瓷和以ZrO2为相变增韧物质的复合陶瓷迅速发展,成为国内外的研究热点。
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目前普遍采用的工艺制备方法有机械方法(其中包括球磨法、振动法、搅拌法、气流磨)、共沉淀法(酸性共沉淀法、盐水溶液加水分解法等)、盐类分解合成法(喷雾干燥法、火焰喷雾干燥法、等离子法、激光合成法等等)、加水分解法(溶胶-凝胶法、醇盐分解法)。它们各自有自己的特点。其中溶胶-凝胶法是一种比较成熟的制备ZrO2纳米粉体的方法。
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氧化锆陶瓷
斜锆石(ZrO2)
锆英石(ZrO2 ●SiO2 )
纯氧化锆粉呈黄色或者灰色
高纯氧化锆粉呈白色
熔点2715℃
天然矿物
单斜ZrO2
四方ZrO2
立方ZrO2
液相
1000℃
1200℃
2370℃
2715℃
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由单斜相向四方相转化时会伴随有7%左右的体积变化。加热时由单斜- ZrO2 →四方- ZrO2 ,体积收缩。冷却时由四方- ZrO2 →单斜- ZrO2 ,体积膨胀。但这种收缩与膨胀并不发生在同一温度,前者约在1200 ℃,后者约在1000 ℃。
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氧化锆陶瓷
氧化锆晶体结构与相结构
m-ZrO2 () 1000℃ t-ZrO2()
2370℃ c-ZrO2()
ZrO2的差热分析曲线
ZrO2-Y2O3二元相图
1000
2000
C
T
M
T+C
M+C
PSZ
FSZ
TZP
99%ZrO2
950℃预烧
1000
1200
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稳定化氧化锆
部分稳定化氧化锆
纯氧化锆
为了消除体积变化带来的破坏作用,通常在纯氧化锆中加入适量立方晶型氧化物,这类氧化物的金属离子半径与Zr4+相近。如:Y2O3、 MgO、CaO、CeO。与氧化锆形成立方固溶体,避免体积变化。
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Mf
As
Af
As
Af
Mf
Ms
单斜四方相变
四方单斜转变
1600℃烧结
1400℃烧结
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ZrO2-Y2O3二元相图
1000
2000
C
T
M
T+C
M+C
PSZ
FSZ
TZP
稳定化氧化锆(FSZ):
由于Y2O3加入量较高,使得相图中的氧化锆完全处于立方相区,冷却后形成立方氧化锆。完全不出现四方及单斜相
部分稳定氧化锆(PSZ):
Y2O3的加入量使得氧化锆在高温下处于四方和立方相的并存区,冷却后其中的四方相备亚稳保存下来。
亚稳定氧化锆(TZP):
Y2O3的加入量使得高温下氧化锆全部为四方相,冷却后四方氧化锆全部亚稳存在
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