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氧化锆增韧氧化铝陶瓷(ZTA陶瓷)性能剖析

2023-05-16?? 来源:bifa必发特瓷?? 作者:谢勇?? 阅读:

        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。
        bifa必发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αΓ佣唤艚舻丶凶。庇龅酵饬ψ饔檬保盐苹岜⑵岣吡颂沾傻亩狭讶托。
        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。炊粲胁畋鸨壤趸难趸-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ご螅纬啥次再结晶,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。
 
 
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