ZnO摻雜Mg-PSZ的微觀結(jié)構(gòu)及其摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、本文以MgO/ZrO2為10/90(mol)為基材，添加不同含量的ZnO，在1580℃燒結(jié)，并對部分樣品進(jìn)行熱處理，制得(Zn，Mg)-ZrO2陶瓷。用SEM、XRD等方法研究其微觀結(jié)構(gòu)及相組成。比較了不同ZnO含量對材料微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響。本文還研究了線材拉制環(huán)境下不同PSZ體系的摩擦學(xué)性能，分析了不同摩擦介質(zhì)、轉(zhuǎn)速、載荷對其摩擦學(xué)性能的影響規(guī)律和作用機(jī)理。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，ZnO可以與ZrO2生成固溶化合物，引起晶格畸變

2、，從而促進(jìn)燒結(jié)，降低燒結(jié)溫度，形成具有較小晶粒和更加致密的燒結(jié)體。另外，含有ZnO的樣品在燒成冷卻過程中會(huì)形成大量的四方相，并能穩(wěn)定至室溫，突破了傳統(tǒng)Mg-PSZ必須經(jīng)長時(shí)間熱處理才能析出較多四方相的限制，簡化了生產(chǎn)工藝，降低了成本。 ZnO的含量對Mg-PSZ中析出體的形貌具有調(diào)控作用，隨著ZnO加入量的增加，晶粒內(nèi)析出體粒徑增大，其形狀也由球形逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂刑囟ň虻母飨虍愋?，這對于進(jìn)一步控制和開發(fā)陶瓷性能提供了很好的依據(jù)。

3、 當(dāng)ZnO含量為0.4mol％時(shí)，PSZ具有較高的抗彎強(qiáng)度，數(shù)值達(dá)到703.5±47.3MPa，但由于其中四方相形成機(jī)理的不同，其韌性比Mg-PSZ低很多，只能達(dá)到7.8±0.8MPam1/2。因此實(shí)際應(yīng)用中，只能用于對于韌性要求不是很高的環(huán)境。 通過研究線材拉制環(huán)境下，0.4ZnO-10MgO-ZrO2，10MgO-ZrO2，Y-TZP三種材料與65Mn鋼絲進(jìn)行摩擦的情況，說明氧化鋯基陶瓷材料在此條件下具有較好的摩擦磨

4、損性能，在摩擦介質(zhì)，轉(zhuǎn)速，載荷等因素不斷變化的情況下，磨損率均能在10小時(shí)后達(dá)到平穩(wěn)，數(shù)量級在10-6～10-7范圍，其中Y-TZP具有各種條件下最佳的摩擦磨損性能。由于水與氧化鋯基陶瓷問會(huì)發(fā)生復(fù)雜反應(yīng)，在水為摩擦介質(zhì)條件下其磨損性能發(fā)生惡化，尤其是Mg-PSZ材料在水介質(zhì)摩擦?xí)r中會(huì)發(fā)生磨損突變。通過實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律：轉(zhuǎn)速的提高可以降低陶瓷的磨損率；載荷的增加使陶瓷材料的磨損率增加，但不會(huì)有數(shù)量級的變化。這些都為氧化鋯基陶瓷材料作為線