预烧结温度对注浆成型3Y-TZP齿科陶瓷可加工性的影响

基于注浆成型技术采用两次烧结法(预烧结—加工—最终烧结)制备3Y-TZP(3%(摩尔分数)Y2O3稳定ZrO2)齿科陶瓷材料,研究了预烧结温度对其收缩率、维氏硬度、断裂韧性和磨损量的影响,结合脆性指数和磨损量对其可加工性进行评价,并表征了最终烧结后3Y-TZP微观形貌和力学性能。结果表明,随着预烧结温度的提高,3Y-TZP的收缩率、维氏硬度和 断裂韧性均 增加,而单 位面积磨损 量下降;1250℃预烧结的3Y-TZP脆性指数为244.6,高速涡轮牙钻钻孔后边缘清晰、无崩裂现象;1500℃完全烧结后晶粒尺寸增大,维氏硬度为(9339.4±823.2)MPa,断裂韧性为(3.66±0.41)MPa·m1/2,可以满足齿科材料对力学性能的要求。     

低温烧结高性能2Y-TZP材料

通过在2Y-TZP中加入一定量的硅酸盐玻璃相添加剂,在较低的烧结温度下,制备出细晶、具有良好综合性能的2Y-TZP材料.研究了添加剂加入后,2Y-TZP材料烧结特性、显微结构及力学性能.发现加入少量的添加剂后,不但可以明显降低材料的烧结温度,而且由于细晶及相变增韧的共同作用,材料仍具有较高的抗折强度和断裂韧性.讨论了稳定剂含量对低温烧结Y-TZP力学性能的影响,发现较低稳定剂含量的2Y-TZP材料,由于临界相变尺寸小,在断裂过程中,有更多的四方相氧化锆转变成单斜相,相变增韧的效果更好,因而具有更高的断裂韧性.     

原料粉末碳、氧含量对无粘结相硬质合金性能的影响

采用放电等离子(spark plasma sintering,简称SPS)烧结制备出了无粘结相硬质合金材料,并结合XRD、SEM、金相显微镜等分析测试手段,研究了原料粉末中碳、氧含量对无粘结相硬质合金的微观组织和性能的影响。结果表明,原料粉末中游离碳含量过高会造成烧结体晶粒的显著长大,氧含量较高会降低烧结体的致密度,从而导致烧结体的性能变差;采用纯度较高的原始粉末时,维氏硬度达到2566kg.f/mm2,断裂韧性为6.2MPa/m1/2。另外,在500℃对原料粉末进行氢气预处理可以明显降低氧含量,在1700℃下可制备出相对密度达98.8%,维氏硬度为2731kg.f/mm2,断裂韧性为6.16MPa/m1/2的无粘结相硬质合金材料。     

复合掺杂8YSZ陶瓷性能的研究

以3Y-TZP/Bi_2O_3为复合添加剂制备8YSZ陶瓷材料,研究了复合掺杂对材料致密化、相组成、显微结构、力学性能及电学性能的影响.结果表明,3Y-TZP/Bi_2O_3复合添加剂的引入有利于材料的致密化,样品的烧结机理由固相烧结转变为液相烧结.引入3Y-TZP/Bi_2O_3后样品中出现了单斜相,且单斜相含量随四方相含量的增加而增加.材料的致密化使其具有良好的力学性能,同时对其电学性能也有一定的影响.     

Cr含量对WC-Co硬质合金显微组织和力学性能的影响

采用低压烧结技术制备了不同Cr含量的WC-8Co硬质合金,通过XRD、SEM和力学性能测试等手段分析了Cr含量对硬质合金物相、显微结构和合金的力学性能的影响。结果表明,当Cr含量<0.9%时,合金由WC+γ-(WC)相组成,添加量增至0.9%及以上时,组织中出现缺碳相Co3W3C;随着Cr含量的增加,WC晶粒不断细化,当添加量为0.6%时,合金的综合力学性能最佳,其抗弯强度、维氏硬度及断裂韧性分别为3885MPa、1632.4HV30、9.82MPa.m1/2。     

添加剂的膨胀系数对Y-TZP力学性能的影响

通过在Y-TZP中加入不同膨胀系数的玻璃相添加剂,低温烧结得到了具有不同力学性能的试样.建立了薄晶界应力模型,定性地计算了晶界应力,讨论了添加剂的热膨胀系数对Y-TZP陶瓷晶界应力及力学性能的影响.发现小膨胀系数的添加剂使晶界获得压应力,有利于获得较高断裂韧性的Y-TZP陶瓷.     

放电等离子合成Ti3AlC2/TiB2复合材料的制备及性能研究

采用放电等离子烧结方法研究了Ti3AlC2/TiB2复合材料的制备和不同TiB2含量(体积百分数)对Ti3AlC2/TiB2性能的影响.研究表明,在1 250℃,30 MPa压力和保温8 min条件下烧结,可以得到相对密度达98%以上的致密Ti3AlC2/TiB2块体材料;在Ti3AlC2中添加TiB2能大幅度提高材料的硬度;Ti3AlC2/TiB2维氏硬度达到10.39 GPa,电导率达到3.7×106 S·m-1当TiB2含量为10%时,抗弯强度为696 MPa,断裂韧性为6.6 MPa·m1/2,但当TiB2含量继续增加时,由于TiB2的团聚和TiB2抑制Ti3AlC2晶体的生长导致了材料的抗弯强度和断裂韧性的下降.     

TiN/3Y-TZP复合陶瓷材料的性能及显微结构研究

在3Y-TZP基体中添加平均粒径为2.7μm的TiN颗粒,利用热压烧结方法制备出TiN/3Y-TZP新型复合陶瓷材料,研究了TiN对3Y-TZP的常温力学性能、微观结构及低温抗老化性能的影响.结果表明:TiN和3Y-TZP具有良好的物理和化学相容性;TiN细化了基体材料,对3Y-TZP表现出显著的增韧补强作用,断裂韧性和抗弯强度最高分别达到13.3MPa·m1/2,1410MPa.初步研究了空气中220℃下TiN/3Y-TZP的抗老化性能,证明添加TiN颗粒可明显提高3Y-TZP的抗老化性能.     

碳含量对无压烧结碳化硅陶瓷的显微组织和力学性能的影响

在碳化硼添加量为1wt％的条件下,考察不同碳含量对2000℃下制备的无压固相烧结碳化硅陶瓷的显微组织和力学性能的影响.实验结果表明:物相分析显示不同C含量的SiC陶瓷样品的XRD衍射图谱近似相同,其中主相均为SiC,检测到少量C,未检测到B4 C相.当C含量为3wt％时,SiC陶瓷样品的力学性能达到最佳,其相对密度、抗折强度、断裂韧性与维氏硬度分别为98.6％、452 MPa、4.5 MPa·m1/2和30 GPa.继续增加碳含量,SiC晶粒存在局部异常长大现象,相应样品的力学性能也有所下降.     

反应烧结Si3N4/SiC复相陶瓷合成工艺优化的研究

利用反应烧结制备Si3N4结合SiC复合材料.设计了L9(34)正交试验方案,研究了原料中Si、添加剂Al2O3、Y2O3的含量对复合材料力学性能的影响,采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对复合材料的相组成、断口形貌进行分析.结果表明,反应烧结后试样生成了颗粒状的α-Si3N4、针状或棒状的β-Si3N4和少量的Sialon,其中针状或棒状的β-Si3N4和SiC形成三维网络结构,提高了材料的力学性能.优化实验得到的试样力学性能显著提高,其中维氏硬度2205、抗弯强度410MPa、断裂韧性为8MPa·m1/2.     

低温烧结细晶Y-TZP

通过在Ｙ－ＴＺＰ中加入适量的硅酸盐玻璃添加剂,使其烧结温度明显降低,并且制备出具有细晶粒、高强度的四方相氧化锆增韧陶瓷材料．分析了添加剂含量及烧结温度与材料致密度、显微结构及力学性能的关系,发现在Ｙ－ＴＺＰ材料中加入１ｗｔ％的添加剂,可以使材料在１４００℃下烧结,氧化锆晶粒尺寸约为１００～２００ｎｍ;其抗折强度可达９５０ＭＰａ．     

Y_2O_3含量及制备工艺参数对Y－TZP纳米粉烧结体性能的影响

用化学共沉淀法制备了Ｙ２Ｏ３含量不同的两种Ｙ－ＴＺＰ纳米粉体；采用不同压力下冷等静压成形制备素坯；研究Ｙ２Ｏ３含量、素坯成型压力及烧结温度对Ｙ－ＴＺＰ陶瓷体密度、组织结构及机械性能的影响。     

纳米3Y—TZP粉体的表面改性研究

用月桂酸对纳米3Y—TZP粉体进行表面改性,实验结果表明,改性最佳工艺为：月硅酸用量10％、改性时间75min、改性温度60％。经表面改性的粉体,由引起团聚的强极性多羟基表面结构变为非极性有机表层结构,粉体间作用力减小,硬团聚消失,大幅度提高了陶瓷体的烧结性能。     

Sintering behaviour of slip-cast Al2O3 – Y-TZP composites

The sintering behaviour of alumina–Y-TZP composites prepared by slip-casting technique were studied. Slip-cast samples containing varying amounts of Y-TZP ranging up to 90 vol% were prepared and evaluated. Sintering studies were carried out at 1450°C to 1600°C. Sintered samples were characterised where appropriate to determine phases present, grain sizes, bulk density and mechanical properties. Good correlation was obtained between the calculated prepared powder density and experimental results. The sintered bulk density of the composites was observed to increase with increasing Y-TZP content and sintering temperature up to 1550°C. Maximum hardness values (>14 GPa) were obtained for all samples containing <60 vol% Y-TZP and when sintered at 1550°C. It has been found that the additions of up to 50 vol% Y-TZP was effective in suppressing Al₂O₃ grain growth.     

LCMAS微晶玻璃／Y－TZP复相材料

本工作对ＬＣＭＡＳ微晶玻璃／Ｙ－ＴＺＰ复相材料在不同的烧结温度下所出现的晶相进行了研究，发现材料在烧结温度下，Ｙ－ＴＺＰ中的ＺｒＯ２与微晶玻璃中的ＳｉＯ２发生化学反应生成锆英石（ＺｒＯ２·ＳｉＯ２），少量Ｙ－ＴＺＰ的加入起不到相变增初作用．由于Ｙ－ＴＺＰ起到微晶玻璃晶核剂的作用，仍能使材料的抗折强度和断裂韧性得到大幅度的提高．当Ｙ－ＴＺＰ含量为９５ｗｔ％时，复相材料的抗折强度和断裂韧性分别为６３１ＭＰａ和８．４ＭＰａ．ｍ１／２．     

3Y—TZP多晶材料密度,断裂相变与力学性能的相互关系

通过对不同密度的Ｙ－ＴＺＰ（钇稳定四方相氧化锆多晶体）材料的力学性能（强度、韧性及硬度）和断裂时相变性能的研究，发现材料的相对密度不仅直接影响其力学性能，而且影响断裂时断口四方相向单斜相的相变量，材料密度越高，相变量越大，材料密度和断裂时断口相变量共同决定了材料的力学性能。     

快速烧结制备纳米Y-TZP材料

研究了快速热压烧结和放电等离子快速烧结（ＳＰＳ）制备纳米Ｙ－ＴＺＰ材料．利用快速热压烧结和 ＳＰＳ快速烧结,可在烧结温度为 １２００℃、保温９～１０ｍｉｎ条件下,制得相对密度超过９９％的 Ｙ－ＴＺＰ材料．研究发现：虽然快速热压烧结和 ＳＰＳ烧结都可使Ｙ－ＴＺＰ在相同温度下的密度高于普通热压烧结,但两种快速烧结所得Ｙ－ＴＺＰ的晶粒都大于无压烧结所得;另外,快速热压烧结所得样品的结构不够均匀,而ＳＰＳ烧结的样品的均匀性较好．文章对产生这些现象的原因进行了理论探讨．