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      氧化锆相变增韧陶瓷的三种类型

             研究发现发生马氏体相变时随同着体积和形状的变化,减缓裂纹尖端应力力集中,阻止裂纹的扩展,提高陶瓷韧性,这一特性使氧化锆相变增韧陶瓷的研究和应用得到迅 速发展。氧化锆相变增韧陶瓷有三种类型,分别为局部稳定氧化锆陶瓷;四方氧化锆多晶体陶瓷及氧化锆增韧陶瓷。

             当 ZrO2中稳定剂加入量在某一范围时,高温稳定的c-ZrO2通过适当温度下时效处置使c-ZrO2大晶粒(c相)中析出许多细小纺锤状的t-ZrO2t相)晶粒,形成 c相和 t相组成的双相组织结构。其中 c相是稳定的而 t相是亚稳定的并一直保存到室温。外力诱导下有可能诱发 t相到m相的马氏体相变并随同体积膨胀,耗散部分能量、抵 消了局部外力从而起到增韧作用,称为应力诱导相变增韧。这平中淘瓷称之为局部稳定, 氧化锆(partialstabilzirconia,PSZ,当稳定剂为 CaO,MgO,Y2O3时,分别表示为 Ca-PSZ,Mg-PSZ,Y-PSZ等。

             当 ZrO2中稳定剂加入量控制在适当量时,可以使 t-ZrO2以亚稳状态稳定并保存到室温,那么块体氧化错陶瓷的组织结构是亚稳的t-ZrO2细晶组成的四方氧化锆多晶体,称之为四方氧化锆纤维多晶体陶瓷(tetragonzirconiapolycrystal,TZP外力作用下可使 tZrO2发生相变,增韧不可相变 ZrO2基体,使陶瓷整体的断裂韧性改善。当加入的稳定 剂是Y2O3CeO2则分别表示为 Y-TZP,Ce-TZP等。

             如果在不同陶瓷基体中加入一定量的ZrO2并使亚稳四方氧化锆多晶体均匀的弥 散分布在陶瓷基体中,利用氧化锆相变增韧机制使陶瓷的韧性得到明显的改善。这种氧 化锆相变增韧陶瓷称为氧化锆(相变)增韧陶瓷(ZirconiaToughenCeram如果陶瓷基体是A12O3莫来石(Mullit等,分别表示为 ZTA ZTM等。相变时常伴有体积效应和剪切应变。

             氧化锆在1100℃发生单斜向四方相转变,随同此转变将会有3%4%体积变化。

      因此纯氧化锆难以制成坚实致密的陶瓷。氧化锆中加入碱土氧化物或稀土氧化物可以形成稳定的固溶体。

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