氧化鋯陶瓷基復(fù)合材料的增韌方法---相變?cè)鲰g

氧化鋯陶瓷的脆性一直是近些年來(lái)科研機(jī)構(gòu)一直在致力解決的一個(gè)問(wèn)題，這樣陶瓷的加工性能才會(huì)增加，讓氧化鋯陶瓷從而適用于更多行業(yè)，下面科眾陶瓷廠先介紹第一種陶瓷基復(fù)合材料增韌方法---相變?cè)鲰g

ZrO2相變?cè)龀跆沾墒且环N有發(fā)展前途的新型結(jié)構(gòu)陶瓷，它主要是利用相變特性來(lái)提高陶瓷材料的斷裂韌性和抗彎強(qiáng)度，使其具有優(yōu)良的力學(xué)性能，低的熱導(dǎo)率和良好的抗熱性。

這是復(fù)合材料和復(fù)合陶瓷中重要的增韌方式之一。典型相變?cè)鲰g陶瓷A2O3／ZrO2是1977年開(kāi)發(fā)的，它是利用ZrO2相變后的體積變化使Al2O3強(qiáng)韌化。應(yīng)力誘導(dǎo)相變?cè)鲰g是利用應(yīng)力誘導(dǎo)四方ZrO馬氏體相變來(lái)改變陶瓷材料的韌性。

氧化鋯陶瓷片打孔

由于ZrO2在室溫下為單斜晶系，當(dāng)溫度達(dá)到1170℃時(shí)，由單斜晶系轉(zhuǎn)化為亞穩(wěn)態(tài)的四方晶型，在應(yīng)力作用下，亞穩(wěn)態(tài)的四方晶型型ZrO2可誘發(fā)相變重新轉(zhuǎn)化為單斜晶型，此時(shí)伴隨體積膨脹，導(dǎo)致微裂紋閉和，從而韌化陶瓷。

在高溫?zé)Y(jié)時(shí)，ZrO2顆粒以四方相存在，而燒結(jié)致密后冷卻時(shí)，四方相ZrO2顆粒就要轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡毕囝w粒，如果此時(shí)通過(guò)加入穩(wěn)定劑使部分四方相ZrO2在室溫下保留下來(lái)，在裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)的作用下，ZrO2粒子將發(fā)生四方相到單斜相的相變而吸收了能量，外力做了功，從而提高了斷裂韌性，但是由于溫度的改變，其體積發(fā)生劇烈的膨脹和收縮，從而產(chǎn)生開(kāi)裂。

為了解決這一問(wèn)題，必須在二氧化鋯中加人穩(wěn)定劑，與其形成固溶體，以使二氧化鐠全部和部分維持高溫的四方相或立方相，形成全部穩(wěn)定和部分穩(wěn)定的二氧化鋯。該類材料作為強(qiáng)韌材料的摩擦性能也很優(yōu)越，在機(jī)被方面得到了應(yīng)用，而且也作為切削工具材料使用。Al2O3／ZrO2陶瓷工具的耐磨性很好，在切削碳素鋼的實(shí)踐中得到了證實(shí)，且由于工具表面存在的應(yīng)壓力使耐沖擊力性得到提高