ZrO2基陶瓷材料的制備及增韌機(jī)理研究.pdf

1、脆性是陶瓷材料的致命弱點(diǎn)。只有改善陶瓷材料的韌性，才能使其在工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
　　本論文是以氧化鋯（ZrO2）復(fù)合陶瓷的制備、表征和性能分析為主要研究內(nèi)容。探尋制備ZrO2復(fù)合陶瓷材料的最佳工藝，以提高ZrO2復(fù)合陶瓷的強(qiáng)度和韌性。
　　本論文主要研究工作如下：
　　1．以ZrOCl2·8H2O、YCl3·7H2O為主要原料，C6H12N4為沉淀劑，采用均勻沉淀法制備(m)Y-ZrO2納米粉體；利用制備的3Y-Z

2、rO2粉體燒結(jié)成3Y-ZrO2陶瓷材料。通過XRD、TEM、SEM、DTA等儀器對(duì)粉體及陶瓷材料進(jìn)行了分析與表征。研究了Y2O3含量對(duì)ZrO2物相的影響，煅燒溫度對(duì)粉體粒徑的影響，燒結(jié)溫度對(duì)3Y-ZrO2陶瓷材料性能的影響。結(jié)果表明：Y2O3含量達(dá)到2mol％時(shí)，粉體中的ZrO2是以四方相形式存在；3Y-ZrO2粉體的最佳煅燒溫度是500℃，此時(shí)粒徑約25nm，但隨著煅燒溫度升高ZrO2晶體容易粗化；在1400℃（2h）燒結(jié)的3Y-Zr

3、O2陶瓷材料，密度高達(dá)6.05g·cm-3，相對(duì)致密性99.2%；此時(shí)3Y-ZrO2陶瓷材料的彎曲強(qiáng)度700～1100MPa，硬度9～12GPa。
　　2．以ZrOCl2·8H2O、Al(NO3)3·9H2O、YCl3·7H2O、TiCl4及LaCl3為主要原料，C6H12N4做沉淀劑，采用均勻共沉淀法制備ZrO2復(fù)合粉體；利用制備的復(fù)合粉體燒結(jié)成ZrO2復(fù)合陶瓷材料。通過XRD、SEM等儀器對(duì)粉體及陶瓷材料進(jìn)行了分析與表征。研究

4、了Al2O3含量、燒結(jié)條件及添加劑對(duì)ZrO2復(fù)合陶瓷性能的影響。結(jié)果表明：添加21wt%Al2O3的復(fù)合粉體在1400℃（2h）常壓燒結(jié)制備的ZrO2基復(fù)合陶瓷材料性能較好，陶瓷材料的密度達(dá)到5.41g·cm-3、相對(duì)致密性98.3%；陶瓷材料的彎曲強(qiáng)度、斷裂韌性、硬度分別達(dá)到700～1200MPa、7～11MPa·m1/2、11～14GPa。
　　3．以m-ZrO2、α-Al2O3、Y2O3、TiO2及La2O3為主要原料，利用

5、懸浮液與超聲分散混合方式，球磨法制備ZrO2復(fù)合粉體；采用改進(jìn)兩步燒結(jié)法制備ZrO2復(fù)合陶瓷材料。通過XRD、SEM等儀器對(duì)陶瓷材料進(jìn)行了分析與表征。研究了Al2O3含量、燒結(jié)工藝對(duì)ZrO2復(fù)合陶瓷的影響。結(jié)果表明：在T11450℃（5min）、T21300℃（30h）兩步燒結(jié)法燒成，添加21wt%Al2O3的ZrO2基復(fù)合陶瓷材料性能較好，陶瓷材料的密度達(dá)到5.39g·cm-3、相對(duì)致密性98%；陶瓷材料彎曲強(qiáng)度、斷裂韌性、硬度分別達(dá)