ZTA陶瓷增韧原理
发布时间:2023/08/23
1、氧化锆晶粒的存在,能固定、强化氧化铝陶瓷的晶界,从而能减弱裂纹的影响。
2、氧化锆的弹性模量和热膨胀系数都与氧化铝有所不同,由于它们这两种性质的差别,当氧化锆填充在氧化铝晶界处时,氧化锆晶?;崾艿窖趸辆Я6云洳木断蜓褂α?,从而被紧紧地夹住,当遇到外力作用时,裂纹会发生偏转,进而提高了陶瓷的断裂韧性。
数据分析表明,当烧结温度低于1500℃时,烧结体的致密度比较低,说明此时陶瓷中可能还存在大量的气孔未排除。当烧结温度达到1500℃时,其致密度有大幅度的提升,甚至其中纯氧化铝的烧结体致密度达到99%以上。但进一步提高烧结温度,纯氧化铝的烧结体致密度出现减小,反而掺有不同比例氧化锆的氧化铝-氧化锆烧结体致密度进一步增加,且高于纯氧化铝烧结体。从不同配比的氧化铝-氧化锆烧结体致密度变化趋势看出,当A1/Zr=20时,其致密度最高,达到了 99.4%,此时样品基本完全致密。对于纯氧化铝陶瓷在1600℃时,致密度反而有了小幅的降低,这主要是当温度继续升高时,陶瓷的晶?;岵糠忠斐3ご?,形成二次再结晶,致使一些气孔被包裹到晶粒内部,从而使陶瓷样品的致密度降低。并且同时有少量的气孔以微小的尺寸存在于晶粒中,气孔在晶粒中可发生迁移,从而引发气孔合并,导致较大气孔的出现,最终导致样品的致密度小幅降低。
也就是说,在1600℃的温度下烧结出的氧化锆增韧氧化铝陶瓷性能较好,其断裂韧性可达7.6MPa?m1/2,比纯氧化铝陶瓷提升了近一倍,可以用于矿山、码头、港口等重磨损强冲击工况。