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氧化锆增韧氧化铝陶瓷(ZTA陶瓷)性能剖析

2023-05-16 ag贵宾厅特瓷

        氧化铝陶瓷作为当下应用较广、性价比较高的工业陶瓷之一 ,其超高的硬度、精彩的耐磨能力、稳定的化学性能等都让其在工业防磨领域备受青睐。可是氧化铝陶瓷脆性大、断裂韧性低(仅为2.5—4.5MPa•m1/2 )的特性却限制了其在大攻击工况中的使用。那么氧化铝陶瓷如何提升断裂韧性呢?
 
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一、增韧要领

        目前 ,提高氧化铝陶瓷断裂韧性主要有三种要领:
        1. 引入第二相。在氧化铝陶瓷的基体中引入第二相 ,使其填充到氧化铝的晶界处 ,从而有利于阻断裂纹的流传 ,进而提高陶瓷的断裂韧性。
        2. 加入氧化铝籽晶。因为籽晶的加入 ,能促使晶粒的异向生长 ,异向生长会形成片状以及柱状的晶粒 ,这种晶粒类似于晶须 ,从而对陶瓷有裂纹偏移、晶粒拔出、连接增韧的作用。
        3. 形成缺陷漫衍。通过粉体的合成历程或陶瓷的制备历程中形成缺陷漫衍 ,从而改善氧化铝陶瓷的断裂韧性。
        氧化锆增韧氧化铝就是接纳引入第二相的要领提升氧化铝断裂韧性。
        ag贵宾厅特瓷研爆发产的氧化锆增韧氧化铝陶瓷(也叫ZTA陶瓷)是在氧化铝中加入一定比例的氧化锆 ,给α-氧化铝晶体中引入氧化锆作为第二相 ,填充到氧化铝的晶界处 ,阻断裂纹的流传 ,提升陶瓷断裂韧性。
 

二、增韧原理

        1、氧化锆晶粒的保存 ,能牢固、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差别 ,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云浔⒌木断蜓褂α ,从而被紧紧地夹住 ,当遇到外力作用时 ,裂纹会爆发偏转 ,进而提高了陶瓷的断裂韧性。
        数据剖析标明 ,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保存大宗的气孔未排除。当烧结温度抵达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抵达99%以上。但进一步提高烧结温度 ,纯氧化铝的烧结体致密度泛起减小 ,反而掺有差别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。从差别配比的氧化铝-氧化锆烧结体致密度变革趋势看出 ,当A1/Zr=20时 ,其致密度最高 ,抵达了 99.4% ,此时样品基本完全致密。关于纯氧化铝陶瓷在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保存于晶粒中 ,气孔在晶粒中可爆发迁移 ,从而引发气孔合并 ,导致较大气孔的泛起 ,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、口岸等重磨损强攻击工况。
 
 
  文/谢勇
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