氧化鋯陶瓷的三種典型組織

ZTA陶瓷有三種組織，其中每種組織都含有不同成分的氧化鋯陶瓷，下面科眾陶瓷廠廠會詳細(xì)介紹TZP材料的物理性能以及氧化鋯陶瓷在其中起到的重要作用。

ZTC陶瓷有三種典型組織:

①ZrO2相基體上彌散分布著tZrO2的雙組織織,即PSZ。

②細(xì)小的晶粒完全是t-ZrO2相,即TZP。

③t-ZrO2相作為增韌相分散到其他陶瓷基體,如ZTA。

其中TZP是ZTC材料中室溫力學(xué)性能最高的一種材料(其力學(xué)性能見表1-2181),TZP中又以Y2O2作為穩(wěn)定劑的Y-TZP應(yīng)用最為廣泛。TZP材料的制備以相圖(圖1-2)作指導(dǎo)19,穩(wěn)定劑Y2O3的含量在1.75%~3.5%(摩爾分?jǐn)?shù))范圍變化。t-ZrO2的含量取決于組成、燒燒結(jié)溫度和時(shí)間般在60%~100%之間變化。典型的TZP材料徵觀結(jié)構(gòu)為粒徑為0.5~2m的等軸晶組成的均勻組織21(如圖1-3所示)。當(dāng)原料中含有異類組分(如SiO2)時(shí),在界面上往往存在由異類組分和Y2O3組成的玻璃相。

Y-TZP力學(xué)性能與穩(wěn)定劑Y2O2的含量及t-ZrO2的晶粒尺及微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)2~24],兩者通過影響t-ZrO2的可相變能力和相變區(qū)高度h,造成了不同Y2O3的含量及t-ZrO2的晶粒尺寸的TZP材料之間的性能差異。通過對晶粒尺寸、穩(wěn)定劑含量的控制可獲得較好的力學(xué)性能。

穩(wěn)定劑Y2O3含量是影響相變臨界尺寸的主要因素,相變臨界尺寸隨著Y2O3含量的降低而降低,當(dāng)Y2O3含量低于2mol時(shí),材料以m-ZrO2相為主,當(dāng)Y2O2含量在2%3%(摩爾分?jǐn)?shù))之間時(shí),則以t-ZrO2相為主,臨界晶粒尺寸在1.0m左右,材料強(qiáng)度的峰值出現(xiàn)在2.5%~3%(摩爾分?jǐn)?shù))之間,韌性峰值則在2%(摩爾分?jǐn)?shù))Y2O3左右。當(dāng)穩(wěn)定劑含量一定時(shí),TZP中決定相變增韌程度大小的可相變的t-ZrO2的體積分?jǐn)?shù)取決于晶粒尺寸。

氧化鋯陶瓷閥套

如圖1-4所示,隨著晶粒尺寸增大,可相變的tZrO2體積分?jǐn)?shù)增大,材料的斷裂韌性隨之增大2。由此可見,晶粒尺寸較小(尤其是小于100nm)的細(xì)晶Y-TZP,由于tZrO2過于穩(wěn)定,相變增韌效應(yīng)下降,往往導(dǎo)致較低的斷裂韌性。針對此問題,降低TZP中穩(wěn)定劑Y2O的含量,以降低相變臨界尺寸,斷裂韌性可達(dá)17MPa?m112L251。此外,D. Casellas261通過對YTZP材料在1650℃熱處理,得到到Y(jié)-TZP/PSZ雙相組織,穩(wěn)定至室溫的t-ZrO2的晶粒尺寸最大可達(dá)4pm,相變高度和可相爽體積分?jǐn)?shù)顯著提高。

氧化鋯的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)在一定的范圍環(huán)境內(nèi)都非常穩(wěn)定，所以科眾陶瓷廠加工的陶瓷棒，陶瓷環(huán)，陶瓷板以及一些陶瓷結(jié)構(gòu)件可以被用于各行各業(yè)。