氧化鋯陶瓷高溫力學(xué)性能研究.pdf

1、由于氧化鋯陶瓷有優(yōu)良的物理和化學(xué)性能,較高的熔點(diǎn)、高強(qiáng)度、高韌性和抗化學(xué)腐蝕性等因素,被廣泛的應(yīng)用在耐高溫材料、結(jié)構(gòu)陶瓷和化工等領(lǐng)域,在陶瓷材料研究領(lǐng)域占有十分重要的地位。然而,單純的氧化鋯因?yàn)槠湎嘧冊(cè)?難以直接作為材料來(lái)應(yīng)用,這也是為什么氧化鋯被發(fā)現(xiàn)的較早,應(yīng)用卻較晚。為了得到較為穩(wěn)定的相,通過(guò)加入MgO、Y2O3、CaO等穩(wěn)定劑可以使氧化鋯陶瓷全部或部分穩(wěn)定在t-ZrO2相,這樣就解決了氧化鋯應(yīng)用過(guò)程中的難題,不會(huì)再因?yàn)閠-ZrO

2、2相向m-ZrO2相轉(zhuǎn)變而發(fā)生材料開(kāi)裂等現(xiàn)象。氧化鋯特殊的高溫性能一直是研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn),本文較為系統(tǒng)地研究了其高溫物理性能,重點(diǎn)探討了以下三個(gè)方面的內(nèi)容:
　　 首先,研究了6Y-PSZ陶瓷在制備和燒結(jié)過(guò)程中的一些影響致密化的因素,主要包括顆粒級(jí)配、粉體造粒、成型壓力和穩(wěn)定劑等,同時(shí)研究了穩(wěn)定劑和復(fù)合材料對(duì)力學(xué)性能影響。球磨24h后粉體的顆粒級(jí)配更好,粒度范圍也相當(dāng)集中；加入1mol％的MgO對(duì)材料的各項(xiàng)指標(biāo)都有明顯的提升；在

3、與MgAl2O4尖晶石的復(fù)合過(guò)程中,3％的尖晶石對(duì)材料性能有所改進(jìn),吸水率變化明顯。
　　 其次,在以上研究的基礎(chǔ)上,選擇了4種性能較好的配方進(jìn)行了抗熱震研究。研究結(jié)果表明:在1300℃以上進(jìn)行熱震時(shí),6Y-PSZ陶瓷材料會(huì)出現(xiàn)力學(xué)性能突變,抗折強(qiáng)度有明顯升高的現(xiàn)象,這種變化主要和馬氏體相變和熱韌化過(guò)程有關(guān)；在對(duì)與MgAl2O4尖晶石的復(fù)合過(guò)程的研究中,結(jié)合熱失配理論,闡明了ZrO2陶瓷復(fù)合材料在高溫應(yīng)用過(guò)程中的局限性。

4、　　 最后,在對(duì)高溫力學(xué)性能和高溫蠕變的研究中以3Y-TZP陶瓷為研究對(duì)象,著重從方法和機(jī)理出發(fā),對(duì)這種材料的高溫性能做了全面的研究和分析。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和分析得出:3Y-TZP陶瓷的高溫性能十分突出,在1000～1400℃時(shí)還能保持在200MPa左右；采用三點(diǎn)彎曲的方法進(jìn)行蠕變實(shí)驗(yàn)時(shí)顯示出抗壓和抗拉兩種蠕變的結(jié)果；氧化鋯陶瓷的蠕變過(guò)程不僅和傳統(tǒng)材料一樣可以通過(guò)各種蠕變理論來(lái)解釋,更重要的是這一過(guò)程中還伴隨有相變,并且這種相變經(jīng)蠕變后不