氧化鋯陶瓷結構件增韌的方法

 

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一、氧化鋁陶瓷結構件增韌的方法:

1、納米氧化鋯增韌：這是使用最普遍的一種方法

對氧化鋁陶瓷的增韌是目前使用最多的增韌方法是納米氧化鋯（VK-R30）增韌。當氧化鋁中加入純Zr02（VK-R30）粒子形成ZrO2增韌氧化鋁陶瓷時，當添加含量在10%-15%時，可使韌性顯著提高。其韌化效果主要來源于以下機理：1.使氧化鋁晶粒基體細化。2. 氧化鋯相變韌化。3.顯微裂紋韌化。4. 裂紋轉向與分叉。

純氧化鋁陶瓷與納米氧化鋯ZrO2（VK-R30）增韌氧化鋁陶瓷力學性能對比：

99%氧化鋁陶瓷     納米氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷

密度       3.85               3.93

抗折強度  350MPa            480MPa

抗壓強度  3600MPa           3300MPa

硬度      1900HV            1600HV

抗沖擊強度 5MPam1/2         7MPam1/2

2，納米氧化鋁增韌

采用納米氧化鋁（VK-L30）粉末制備的陶瓷不加增塑劑仍舊在低溫下顯出極好的超塑性。納米氧化鋁（VK-L30）對改善陶瓷晶粒的形狀、品界特性等起到了很好的效果。通過合理選擇成分及工藝，使一部分氧化鋁晶粒在燒結中原位發育成具有較高長徑比的柱狀晶粒，從而獲得晶須的一種增韌機制。這也稱為原位增韌，這種技術消除了基體相與增強相界面的不相容性，保證了基體相與增強相的熱力學穩定，并使界面干凈，結合良好。

另外，控制顯微結構；改變晶粒形狀、粒徑、品界特性、氣孔率等提高其斷裂韌性；使用亞微細且各向分布均勻氧化鋁；提高氧化鋁粉純度，改善組織結構。這些都是增加氧化鋁陶瓷韌性的有效手段。

二：氧化鋯陶瓷結構件增韌的方法：

1， 納米氧化鋯（VK-R30Y3）增韌：

第一種是“細化理論”，認為納米級氧化鋯（VK-R30Y3,30nm,99.9%）的引入能抑制基體晶粒的異常長大，使基體結構均勻細化，從而提高納米陶瓷復合材料強度韌性。第二種的“穿晶理論”，認為納米復合材料中，基體顆粒以納米顆粒為核發生致密化而將納米顆粒包裹在基體晶粒內部形成“晶內型”結構。這樣便能減弱主晶界的作用，誘發川晶斷裂，使材料斷裂時產生川晶斷裂而不是沿晶斷裂，從而提高納米陶瓷復合材料強度和韌性。第三種是“針孔”理論，認為存在于基體晶界的納米顆粒產生針孔效應，從而限制了晶界滑移和空穴，蠕變的發生。晶界的增強導致納米復相陶瓷韌性的提高。

   納米復相陶瓷的力學性能與微觀結構觀察研究表明：納米復相陶瓷具有兩個顯著特點。

1） 納米復相陶瓷力學性能顯著提高，提高的程度有時達數倍。

2） 納米復相陶瓷具有多重界面的內部結構。首先，微米級的基體顆粒0.5-5um形成主晶界，

其次，彌散的顆粒往往不在主晶界，而是處在基體顆粒的內部，形成晶內型復合結構，在納米顆粒與主晶界顆粒間形成次級晶界。晶內結構和次級晶界是陶瓷基復合材料出現的新的結構形式。這種結構存在對材料的力學性能有重要影響。

在納米復相陶瓷中，微米或亞微米基體晶粒與納米增強相顆粒共存，納米顆粒分布在材料基體晶粒內部，增強了晶界強度，大幅度提高材料的力學性能和可靠性，使易碎的陶瓷可以變成富有韌性的特殊材料，因此納米復相陶瓷成為最接近實用化的納米陶瓷。

3mol釔穩定納米氧化鋯技術指標：