低温下Y2O3含量和晶粒尺寸对氧化锆陶瓷力学性能及相变的影响

以不同Y2O3含量及晶粒大小的Y-TZP陶瓷为研究对象,揭示了掺杂剂含量及晶粒尺寸对Y-TZP陶瓷在低温下的相变过程及力学性能的影响规律。研究发现3Y-TZP陶瓷及晶粒大小为156nm的2Y-TZP陶瓷在温度从室温降低到77K的过程中,断裂韧性单调升高;而晶粒大小为595nm的2Y-TZP陶瓷在195K附近断裂韧性达到最大值10.34MPa·m1/2,随着温度继续降低至77K,其断裂韧性明显劣化。通过低温在线Raman测试,表明2Y-TZP(595nm)的马氏体相变开始温度(Ms温度)约为195K,在这一温度附近材料断裂韧性达到最大值,当温度低于Ms温度时,自发马氏体相变的发生导致材料性能的劣化。本研究表明可以通过控制掺杂剂含量和晶粒尺寸使其获得最优的低温断裂韧性。     

四种Y-TZP陶瓷低温时效性能比较

通过研究低温时效过程中表面单斜相含量和抗弯强度的变化情况,对比研究3YS、3YS-E、FMY、JDF4种Y-TZP陶瓷分别在134℃、2×105Pa的水中时效15、30、45、60h,X射线衍射分析表面单斜相含量,测试试条的三点弯曲强度,电镜观察陶瓷断口微观结构。结果表明,4种材料的表面单斜相均随时效时间的延长而增加,3YS的相变速度最快,JDF的相变速度最慢;时效过程中4种材料的抗弯强度较时效前均有所升高;从时效过程中表面单斜相含量和抗弯强度两方面综合考虑,3YS-E是4组材料中最好的生物医用氧化锆陶瓷材料。     

3Y-TZP／CMS材料制备与性能

用共沉淀法添加表面活性剂聚乙二醇（PEG）制备3Y-ZrO2纳米粉体，制备出颗粒尺寸呈正态分布，中位径46nm，无团聚的3Y-ZrO2纳米粉体。3Y-ZrO2纳米粉体中，添加0．5％CMS（质量分数，下同）（CaO—MgO—SiO2系统低共熔物），在1350℃温度下烧结，获得相对密度98．1％，抗弯强度786MPa，维氏硬度11GPa的3Y-TZP／CMS材料。     

着色氧化物对牙科3Y-TZP陶瓷结构及力学性能的影响

向3Y-TZP氧化锆粉体中添加Fe2O3、CeO2和Er2O3,经过冷等静压和常压烧结制备着色氧化锆陶瓷材料,测试其三点弯曲强度,并采用X射线衍射和扫描电镜分析显微结构特征。结果显示,在各种氧化物的添加范围内,着色后的3Y-TZP陶瓷相结构没有明显改变,主晶相为四方相氧化锆,有少量的单斜相氧化锆出现,没有发现其他物相的衍射峰。添加Fe2O3或CeO2的陶瓷与未着色的3Y-TZP陶瓷形貌相近,晶粒大小均匀,直径以0.5μm为主,添加Fe2O3和CeO2的陶瓷主要以穿晶断裂为主,Er2O3对3Y-TZP陶瓷显微结构的影响最大,添加Er2O3后氧化锆材料变得疏松多孔并有集聚现象。     

低温时效对两种牙科氧化锆陶瓷力学性能的影响

将牙科KAVO、TZ-3YS两种氧化锆在134 ℃, 0.2 MPa压力下进行时效处理,研究时效对材料的相结构、弯曲强度和断裂韧性的影响.结果表明,KAVO和TZ-3YS氧化锆的m相含量随时效时间的延长而增加.时效前后KAVO氧化锆的抗弯曲强度和断裂韧性没有明显变化,而TZ-3YS氧化锆的抗弯曲强度略有下降,断裂韧性略有增大.与TZ-3YS氧化锆相比,KAVO氧化锆抗弯曲强度较高,断裂韧性较低,抗时效能力强.临床应用宜采用抗时效、力学性能稳定的氧化锆陶瓷.     

Y-Ce-TZP／Al2O3复相陶瓷空气环境下退火的相变行为

研究了不同烧结温度和不同Al2O3含量的Y-Ce-TZP／Al2O3复相陶瓷在300℃空气环境下退火的相变行为，并考察了复相陶瓷的力学性能，对相变发生进行了热力学分析。结果表明：Al2O3抑制了退火过程氧化锆t→m相变，当Al2O3含量为15％（质量分数，下同），烧结温度为1450℃时Y-Ce-TZP／Al2O3复相陶瓷退火前的抗弯强度与断裂韧性分别为743MPa和10．0MPa．m^1/2退火10d后仍达到731MPa和9．9MPa．m^1/2。     

Al2O3对3Y-TZP陶瓷低温时效的影响

研究了添加0～20ω/%Al2O3的3Y-YZP陶瓷在300℃空气中和150℃水中时效的四方相→单斜相相变,抗弯强度、断裂韧性等力学性能时效前后的变化,并对时效机理进行了探讨.研究表明水的存在加剧了3Y-TZP时效相变;空气中和有水环境,添加一定量的Al2O3对3Y-YZP陶瓷的四方相→单斜相的低温时效相变有明显抑制作用.     

精密陶瓷氧化锆的相变及物相定量相分析

用2～15mol％的氧化钇作为稳定剂的前处理氧化锆固溶体粉为原料,经1500℃烧结制得氧化锆固溶体烧块。采用X射线衍射技术分别分析了固溶体粉和烧块的相结构变化规律。研究结果表明,对于前处理固溶体纷,当氧化钇加入量达到6～8mol％时,M相减少,T C相占主要地位,氧化钇加入量增至9mol％以上,可得全为立方氧化锆。对于烧块,氧化钇的加入量大于2mol％,即可得到以四方相为主的部分稳定氧化锆;氧化钇的加入量大于6mol％,即可得到全稳定的立方氧化锆。比较了氧化钇、氧化铈、氧化钙、氧化镁作为稳定剂在效果上的差异并探讨了这个差异的结构原因。通过理论参考强度因子的计算,建立了简便的无标样氧化锆三相定量相分析公式。     

激光重熔氧化锆陶瓷涂层的相变过程

钛合金表面等离子喷涂氧化锆涂层激光重熔后,得到重熔区,过渡区和热影响区,本文采用ＳＥＭ,ＴＥＭ和Ｘ射线衍射对激光重熔前后各区的相变过程进行了研究,结果表明喷涂涂层激光重熔后,重熔区Ｃ－ＺｒＯ２失稳得到Ｔ－ＺｒＯ２但无大量的Ｍ－ＺｒＯ２出现。过渡区由熔池底部的α－Ｔｉ和其前沿的粒状ＺｒＯ２组成,粒状组织内由Ｔ－ＺｒＯ２,Ｍ－ＺｒＯ２和Ｃ－ＺｒＯ２三相组成。     

Al2O3对3Y-TZP热稳定性及机械性能的影响

研究了添加0～20%Al2O3(质量分数,下同)的3Y-TZP/Al2O3复相陶瓷在300℃空气环境下退火处理的相变行为,并考察了复相陶瓷的抗弯强度、断裂韧性等力学性能退火处理前后的变化,对相变机理进行了分析.结果表明Al2O3可以有效抑制退火处理过程中氧化锆t→m相变,当Al2O3含量为6%即有明显的抑制效果,而且具有较优的综合性能.     

SiC陶瓷的低温力学和热学性能研究

通过对SiC陶瓷在室温(293K)至低温(77K)下力学和热学性能的研究,分析了其力学、热学性能的变化规律和影响因素,并探讨其作为低温材料的应用前景。实验发现,SiC陶瓷在低温下强度升高,韧性变化却很小。SiC陶瓷热导率在90至360K区间变化幅度较小,而在90K以下则迅速降低,热膨胀曲线随温度接近线性变化,拟合得到其在125~290K温度区间内的平均热膨胀系数约为1.15×10-6,小于室温下一般常压烧结SiC陶瓷的热膨胀系数。     

一种新型Ti-Al-V-Zr-Mo-Nb低温钛合金组织与性能研究

设计并制备了一种新型Ti-Al-V-Zr-Mo-Nb系近α型粉末冶金低温钛合金CT1400,并对其进行了系统的微观结构表征、室温/低温力学性能测试以及变形行为分析.结果 表明,CT1400主要由片层α相、等轴α相以及少量片层β相组成,由动态再结晶形成的等轴α相体积分数随成形温度的提升而增加.得益于最为充分的动态再结晶过...     

骨科植入用TLM钛合金的相转变与力学性能

研究骨科植入用TLM钛合金的相转变过程及其对合金力学性能的影响.结果表明,TLM钛合金固溶后的显微组织为β相和少量细长的α"相,合金经低温300℃至500℃时效的过程中,α相的形成经历β→ω→α、α"→α 2个过程,微观组织揭示出α"马氏体对亚稳ω-相的形成具有一定的阻碍作用.同时TLM钛合金中相结构对降低弹性模量的程度由大到小的顺序为:ω＞α"＞α;相结构对提高强度的作用由大到小的顺序为:ω＞α＞α";而相结构对延伸率的提高由大到小的顺序为:α"＞α＞ω.     

深冷处理对Al-Si合金组织和力学性能的影响

在液氮温度（-196℃）对Al-Si合金作了深冷处理，处理时间分别为72h、120h，并进行了力学性能试验和金相组织分析。试验结果表明，深冷处理显著提高了合金的强度和硬度，经适当时间的深冷处理，强度、硬度及伸长率三者能同时提高。初步的研究认为，深冷处理改善铝合金性能的机理主要是处理后合金中产生大量相互缠绕的位错和析出弥散强化相。     

立方晶体结构的高熵合金在低温条件下力学行为的研究进展

近年来,立方晶体结构的高熵合金的在低温条件下(77K)的力学性能成为了研究热点。研究发现,由于一些立方晶体结构体系的高熵合金的层错能随着温度的降低而降低,比较室温条件下,其低温综合力学性能呈现提高的趋势,是一种很有希望的高性能低温结构材料。本文综述了近年来一些立方晶体结构的高熵合金在低温条件下的力学行为的研究进展,重点对高熵合金在低温环境下塑性变形过程中的强韧化机理进行了讨论,并给出了未来的发展方向。     

氢对SAF2205双相不锈钢低温力学性能的影响

采用慢速拉伸的方法研究了加氢条件下ＳＡＦ２２０５双相不锈钢在－１９６～２０℃温度范围内的力学性能。结果表明：氢使钢的塑性明显下降，在－５０℃时达到极大值，温度进一步降低，氢致脆化作用逐渐减弱；降温及拉伸变形能够促进马氏体转变，导致低温强度和延性的增加；氢致脆化与马氏体转变和氢的扩散行为有关。     

氧化铝陶瓷低温特性研究

研究了α-Al2O3含量分别为99%和92%的氧化铝陶瓷(以下分别简称99和92氧化铝陶瓷)在室温和低温下(293,195和77K)的力学和热学性能。结果表明:两种氧化铝陶瓷的抗弯强度变化规律相同且变化幅度都较小,说明玻璃相的存在并没有对氧化铝的低温强度造成显著影响;99氧化铝的断裂韧性随温度降低线性升高,而由于晶界玻璃相的存在,92氧化铝的断裂韧性在77K时有所降低。热学性能测试表明,两种氧化铝的热导率随温度的变化规律一致。99和92氧化铝在20K时的热导率分别为4.1和1.7W/(m·K),远远小于不锈钢的热导率14.7W/(m·K)。因此,如果采用氧化铝陶瓷替代不锈钢作为超导绝缘支撑材料可以大大降低系统的漏热,提高超导磁体的稳定性。     

铝含量和退火温度对锆铝合金相组成和力学性能的影响

利用非自耗电弧炉熔炼了Al含量为6.0%,7.0%,8.0%(质量分数)的锆铝二元合金,通过退火过程中的包析反应得到了不同相组成的Zr3Al基合金,借助光学显微镜、XRD分析研究了合金的金相组织和相组成,进行了显微硬度测定和拉伸试验。结果表明:铸态的锆铝合金显微硬度随着铝含量的增加而增大;退火可得到组织均匀的Zr3Al基合金,其显微硬度和抗拉强度主要与相组成和基体晶粒大小有关,而与第二相的形态无关;合金的显微硬度、抗拉强度随着Zr3Al相的增多而增大,延伸率随着Zr3Al相的增多而减小;合金的显微硬度、抗拉强度和延伸率随着Zr3Al晶粒的细化而不同程度地增大。     

Ti添加对U-5.7Nb-xTi合金相结构和力学性能的影响

采用电弧熔炼制备了不同Ti含量的U-5.7Nb-x Ti系列合金样品,并对其相组织结构和力学性能的演化规律进行了研究。结果表明,随着Ti含量的增加,淬火态U-5.7Nb-x Ti(x=0, 0.6, 1.2, 1.8,质量分数,%)合金内首先会在α″相中形成γ0相,随后完全转化为γ0相,当Ti含量进一步上升至1.8%时整个材料表现出高温奥氏体的体心立方相。将Ti等原子换算为平衡铌浓度Nbeq后,各相成分的边界与U-Nb合金十分吻合。与此同时,U-5.7Nb-x Ti合金的硬度随着总合金含量的增加其硬度先降低后升高。通过分析U合金马氏体相变机制及金属材料固溶强化理论,发现U合金的相结构和力学行为分别由高温母相的屈服强度和马氏体相的孪晶能所决定。由于Ti和Nb的原子半径和体模量等物理参量非常相近,导致两者在对母相的固溶强化和对马氏体相孪晶能的贡献相当,进而使得Ti可以等原子替换Nb而对相结构和力学性能的影响较小。根据相同的物理机制,U-Nb-X三元合金（或更多元合金）可通过分析合金元素X的原子半径和体模量等物理参量,较为准确地预测不同X元素添加量对相结构和力学性能的影响,这为U-5.7Nb...