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高爐噴煤耐磨彎頭：如何解決氧化鋯陶瓷的韌性問題？
文章發布日期：2019-08-02 19:09
氧化鋯陶瓷對比其他工業陶瓷來說韌性應該是比較高的了，但是在一些高要求的工業環境下，下面遠達陶瓷廠將為大家介紹解決其韌性問題的方法。
陶瓷材料在應用中的致命弱點是其脆性，因此，近年來，增韌氧化鋯陶瓷被給予了多關注，氧化鋯增韌材料通常用于制作模具，研磨介質，切削刀具等。
氧化鋯陶瓷的相變有體積變化和形狀改變，通常出現剪切形變。新相與舊相共用的界面保持嚴格的位相關系，在000℃左右發生的四方單斜相變，體積膨脹率3%到7%，純度高的氧化鋯材料明顯，如果用此種變體來制作陶瓷，容易碎裂。因此，要考慮用于穩定相的穩定劑的種類與劑量的加入，由于體積膨脹產生裂紋，一般制造純氧化鋯燒結體是很困難的。
應力誘導相變對溫度的敏感性導致氧化鋯的穩定性隨溫度升高而，相變韌性失效，致使強度和韌性急劇下降，這一缺陷使得增韌氧化鋯陶瓷在高溫環境下的應用受到限制。復合化是解決此問題的途徑。所選增韌相主要為高強度高模量的晶須，片晶，纖維以及顆粒。
氧化鋯增韌陶瓷零件
其中早嘗試的是碳化硅晶須，這類復合材料的強度和斷裂韌性取決于氧化鋯的穩定程度，晶須含量和性能以及晶須和基本界面的結合強度。適當控制穩定劑Y2O3的含量，并選擇性能優良的晶須，控制殘余熱應力和界面結合力。適當控制穩定劑Y2O3的含量，并選擇性能優良的晶須，控制殘余熱應力和界面結合力[如在碳化硅晶須表面進行Al203、莫來石涂層處理，可使 5％(體積分數)碳化硅／TZP復合材料的室溫強度由無涂層的700MPa分別提高000MPa和450MPa，能使復合材料中晶須補強與相變增韌產生協同增韌的效果，提高增韌補果。
在這類復合材料中，晶須增韌主要機制為裂紋偏轉、晶須橋聯、界面解離、晶須拔出以及應力按模量轉移等。晶須在產生以上增韌作用的同時，還將和相變增韌發生協同作用，晶須的橋聯增韌和裂紋偏轉增韌將延長裂紋擴展長度，使可相變體積分數增大，同時相變增韌產生的體積膨脹加強了晶須／基體界面結合，有利于載荷轉移效應的實現。
利用SiC晶須與TZP復合雖然取得了較好的效果，但由于SiC與TZP的熱失配在基體中產生較大的應力．使室溫強度下降，加之晶須的毒性及在基體中的分散不均勻，使這種方法受到了一定的限制。
于是，人們嘗試用高強度、高彈性模量的剛性顆粒如SiC、Al203等用于與TZP復合。Ding|通過對20％(體積分數)碳化硅和TZP復合材料的微觀結構及力學性能的研究發現，盡管由于SiC的較低的熱膨脹系數和較高的彈性模量降低了t—Zr0。的可相變體積分數，削弱了相變效應，但SiC顆粒對裂紋的偏轉效應使材料的韌性提高。在000℃時單相釔穩定氧化鋯的強度只有室溫的3%，但碳化硅/TZP的強度是室溫的3%。
利用碳化硅晶須，氧化鋁片晶與TZP復合使材料的韌性的道理改善。裂紋偏轉是他們的主要增韌機制。