ZrO2/Al2O3复相陶瓷的制备及性能研究

本文以工业用ZrO2和α-Al2O3微粉为原料,通过干压成型和常压烧结工艺制备ZrO2/Al2O3复相陶瓷.通过检测复相陶瓷的体积密度、显气孔率、常温抗折强度、烧后线变化率和热震稳定性,研究不同α-Al2O3微粉加入量及添加剂Y2O3对ZrO2/Al2O3复相陶瓷烧结性能、常温强度、热震稳定性及微观结构的影响,并通过SEM方法对烧后试样的微观结构进行表征.结果表明:系统配料中加入Al2O3会降低ZrO2/Al2O3复相陶瓷的致密度,常温强度随着Al2O3加入量增大而呈现先增大后减小趋势,然而热震稳定性有一定程度改善.Y2O3作为一种助烧剂可以促进ZrO2/Al2O3复相陶瓷结构内晶粒长大,加入Y2O3有利于增强复相陶瓷的烧结性.     

ZrO2-Al2O3复相陶瓷的研究

采用工业ZrO2,Al2O3为原料,通过适当的工艺制备出ZrO2-Al2O3复相陶瓷.研究结果表明:添加Al2O3可有效地抑制ZrO2晶粒的生长,有利于使ZrO2晶粒以亚稳四方相存在,从而提高材料的强度与断裂韧性.Al2O3质量分数为20%时,复相陶瓷的抗弯强度、断裂韧性分别为676.7MPa,10MPa*m1/2.相变增韧与颗粒弥散增韧作用相互叠加提高了复相陶瓷材料的力学性能.     

无压烧结Al2O3/ZrSiO4复相陶瓷的研究

以Al2O3颗粒为增强体,MgO-Y2O3为烧结助剂,采用无压烧结方法,在组分优化的基础上,制备的锆英石基复相陶瓷室温抗弯强度和断裂韧性分别可达371 MPa和3.4 MPa·m1/2;采用XRD、SEM分析样品的相组成和显微结构,结果显示:确定ZrSiO4为主要晶相,另外还有少量Al2O3和ZrO2的存在;确定复相陶瓷的强韧化是由Al2O3颗粒引发的裂纹偏转、微裂纹增韧和由ZrSiO4分解而来的ZrO2相变增韧共同作用而实现的,断裂方式主要为穿晶断裂.     

纳米ZrO2对Al2O3陶瓷性能的影响

以纳米ZrO2,微米Al2O3为原料,采用无压烧结方式制备了ZTA复相陶瓷.结果表明:纳米ZrO2的加入有利于制备细晶ZTA复相陶瓷.此外,nano-ZrO2的加入对Al2O3陶瓷的显微结构也产生影响,ZrO2颗粒以"晶内型"和晶界型2种形式存在.合理的配方组成及制备工艺有利于ZrO2以四方亚稳相存在.ZrO2质量分数为30%时,其四方相质量分数可达69%,有利于应力诱导相变增韧,该ZTA复相陶瓷的抗弯强度、断裂韧性分别达到604MPa,6.87MPa·m1/2.     

ZrO2-Al2O3复相陶瓷的研究

以纳米ZrO 、微米Al O 为原料,采用无压烧结方式制备了ZTA 复相陶瓷。结果表明:nano-ZrO 的 2 2 3 2加入有利于制备细晶ZTA 复相陶瓷。此外,nano-ZrO 的加入对 Al O 陶瓷的显微结构也产生影响,ZrO 颗粒以 2 2 3 2“晶内型”和晶界型两种形式存在。合理的配方组成及制备工艺有利于 Z r O 以四方亚稳相存在。Z r O 含量为 2 23 0 w t % 时,其四方相含量可达 6 9 %,有利于应力诱导相变增韧,该 Z T A 复相陶瓷的抗弯强度、断裂韧性分别达到 604MPa、6.87MPa·m1/2。     

Al2O3增强ZrO2陶瓷的制备及性能研究

本文采用热分解法制备Al2O3微粉、化学共沉淀法制备(Y,Ce)—ZrO2超细粉,通过适当工艺制备出ZrO2／Al2O3复合陶瓷。经研究发现,添加Al2O3,可抑制ZrO2晶粒的长大,提高基体的强度和韧性。当Al2O3含量达到30%(质量分数)时,复合陶瓷的抗弯强度为986MPa,断裂韧性为13.7MPa*m1／2。材料性能的提高可归结为Al2O3颗粒的弥散增韧和ZrO2陶瓷的相变增韧叠加作用的结果。     

Al_2O_3增强ZrO_2陶瓷的制备及性能研究

本文采用热分解法制备Al2 O3 微粉、化学共沉淀法制备 (Y ,Ce)—ZrO2 超细粉 ,通过适当工艺制备出ZrO2 /Al2 O3 复合陶瓷。经研究发现 ,添加Al2 O3,可抑制ZrO2 晶粒的长大 ,提高基体的强度和韧性。当Al2 O3 含量达到 30 % (质量分数 )时 ,复合陶瓷的抗弯强度为 986MPa ,断裂韧性为 13 7MPa·m1/ 2 。材料性能的提高可归结为Al2 O3 颗粒的弥散增韧和ZrO2 陶瓷的相变增韧叠加作用的结果     

氧化铝基纳米复合陶瓷显微结构的研究

考察了Al2O3-SiC和Al2O3-ZrO2(3Y)-SiC纳米复合陶瓷的断裂方式。由于SiC的加入,材料以穿晶断裂为主。通过透射电镜观察,研究了纳米复合陶瓷中材料SiC颗粒的分布,证明所制备的材料为晶内型纳米复合陶瓷。在Al2O3-ZrO3(3Y)-SiC纳米复合陶瓷中,小的ZrO2颗粒分布于Al2O3晶粒内,大的ZrO2晶粒位于Al2O3晶粒间,ZrO2的分布影响Al2O3晶粒的形状。通过高分辨透射电镜,观察了Al2O3-SiC和Al2O3-ZrO2(3Y)-SiC纳米复合陶瓷中Al2O3/Al2O3,Al2O3/SiC,Al2O3/ZrO2的界面。在两颗晶粒间的晶界几乎没有玻璃相的存在,证明纳米复合材料中晶界得到了加强,有利于力学性能的提高。     

ZrO2含量对Al2O3/ZrO2复相陶瓷微观结构和力学性能的影响

本研究以耐磨结构陶瓷的应用为目标,研究了Al2O3-ZrO2复相陶瓷中加入不同的ZrO2陶瓷材料对微观结构及其力学性能的影响,分析了ZrO2在复相陶瓷中所起的作用.结果表明:随ZrO2含量的增加,在相同烧结温度下,晶粒变小,材料的力学性能提高.当ZrO2加入量为55％时,复相材料的抗折强度503MPa,断裂韧性12.80 MPa·m1/2,密度4.88 g·cm-3,硬度(HV)为1432 kg ·mm-2.探讨了Al2O3/ZrO2复相陶瓷的增韧机理.     

TZP用作陶瓷人工关节材料的研究

利用ZrO2增韧陶瓷主要靠四方相ZrO2(t-ZrO2)转变成单斜相（m-ZrO2)的马氏体相变来实现增韧的。本文研究了Y2O3和CeO2共同稳定四方ZrO2(TZP)制备工艺,并加入一定量的Al2O3,阻止ZrO2晶粒长大,提高材料强度。实验结果表明,经烧成的样品ZrO2的相组成为t-ZrO2,晶粒粒径＜1μm样品的抗折强度和断裂韧性均有提高,可以用作增韧人工关节材料。     

添加ZrO_2对Ta_2O_5陶瓷结构与性能的影响

以ZrO2和Ta2O5粉体为原料,采用固相反应法制备了ZrO2掺杂Ta2O5陶瓷。研究了ZrO2掺杂对Ta2O5陶瓷的相组成、微观结构、抗弯强度、热膨胀系数和抗热震性能的影响。结果表明:ZrO2掺杂可在烧成过程中抑制β-Ta2O5相向α-Ta2O5相的转变,5%(质量分数,下同)ZrO2掺杂Ta2O5陶瓷为β-Ta2O5单相固溶体。3%ZrO2掺杂,显著抑制了Ta2O5陶瓷高温烧结过程中的晶粒长大,避免了晶界开裂;掺杂量达到5%以上时,可显著促进Ta2O5陶瓷的烧结致密化。5%ZrO2掺杂的Ta2O5陶瓷表现出较高的抗弯强度(74.5MPa),低的热膨胀系数(1.96×10-6/℃)和良好的抗热震性能。     

高压烧结高纯微晶氧化铝陶瓷

以商业生产的高纯纳米α-Al2O3粉(99.9%,质量分数)、分析纯Mg(NO3)2为原料,以两面顶压机高压烧结,制备了纯Al2O3陶瓷及微量MgO掺杂的Al2O3陶瓷,并进行了密度测试与显微结构分析.与常压烧结相比,高压烧结可显著降低高纯Al2O3陶瓷的烧结温度,提高传质速率,大幅度缩短烧结时间,达到快速、低温烧结的效果.与常压烧结明显不同,在高压烧结时,MgO对高纯AlO3陶瓷的烧结致密化几乎没有影响.在4.5GPa,100 ℃高压烧结30 min,制备的纯Al2O3陶瓷的相对密度为97.65%,微量MgO掺杂的Al2O3陶瓷的相对密度达97.93%、平均晶粒尺寸约为4 μm.     

纳米ZrO2-微米Al2O3复合陶瓷中"内晶型"结构的形成与机理

考察了不同烧结状态的氧化错增韧氧化铝陶瓷(zirconia—toughened alumina,ZTA)的晶粒长大与“内晶型”形成的关系。烧结过程中,ZTA陶瓷中晶粒生长与温度、保温时间、第二相ZrO2含量有关,其中温度的影响最为显著。第二相粒子有沿主晶相晶界移动聚集的趋向。内晶结构的形成机理可概括为第二相粒子被夹在主相两晶粒之间不能移动,在随后的主晶相长大过程中,两晶粒共同晶界发生迁移或晶粒“合并”,将第二相粒子纳入晶粒内部。而没有被主相颗粒挤住的可移动的第二相粒子则聚集成较大的晶问第二相颗粒。     

掺杂La2O3对刚玉基复相陶瓷的烧结和力学性能的影响

刚玉基复相陶瓷材料具有高硬度、高强度及耐磨性等优异的力学性能,是结构陶瓷领域研究的热点之一,具有广阔的应用前景.以α-Al2O3、SiC和ZrO2为原料,掺杂少量稀土氧化物La2O3,采用无压埋烧工艺,制备了稀土掺杂刚玉基复相陶瓷.通过XRD、SEM等手段研究La2O3添加量对复相陶瓷微观结构和性能的影响.结果表明:掺杂La2O3可将复相陶瓷的烧结温度降低至1540℃,经1540℃烧结的掺杂复相陶瓷强度和硬度分别为183 MPa和18.46 GPa.La2O3位于晶界处抑制晶粒长大,促进晶粒细化,利于样品的致密化,同时其晶界强化作用有利于复相陶瓷强度的提高.     

Y2O3添加量对Al2O3/ZrO2复合材料烧结行为和热机械性能的影响

研究了Y2O3添加量对Al2O3/ZrO2复合材料烧结行为和热机械性能(高温抗折强度和抗热震性)的影响,并研究了这些性能与物相组成和显微结构间的关系.结果表明:Y2O3在Al2O3/ZrO2复合材料中起稳定ZrO2晶型、改善烧结致密化、提高高温抗折强度和抗热震性的作用.当Y2O3添加量为1%时,试样的烧结性能和高温抗折强度较佳,体积密度、显气孔率和线收缩率分别为3.27 g/cm3、21.95%和7.43%,高温抗折强度达29 MPa;抗热震性则在Y2O3添加量为0.5%时较佳,其残余强度保持率为71%.Y2O3对Al2O3/ZrO2复合材料烧结性能和热机械性能的影响与Y2O3/ZrO2固溶体的形成、Al2O3和ZrO2晶体间的结合程度及试样中微裂纹含量密切相关.     

氧化物陶瓷的微波烧结机理

本文是综述文章,介绍了近十几年来发展较快的微波烧结技术,及微波烧结时 Ａｌ２ Ｏ３ 、 Ｚｒ Ｏ２ 等材料的微波烧结机理。研究发现, Ａｌ２ Ｏ３ 、 Ｚｒ Ｏ２ 陶瓷的微波烧结机理与常规烧结基本相同,微波烧结条件下的烧结及晶粒长大的活化能比常规烧结条件下低、速度较常规烧结条件下快,说明微波烧结条件下起决定作用的传质过程不同,微波烧结中体积扩散占主要地位,但产生这一现象的原因尚待研究。     

含ZrO_2添加剂对方镁石-尖晶石耐火材料抗渣性能的影响

采用电熔镁砂、电熔镁铝尖晶石为主要原料,用坩埚法研究了三种含ＺｒＯ２ 添加剂对方镁石－ 尖晶石耐火材料抗渣性能的影响。结果表明：引入的ＺｒＯ２ 能有效吸收渣中的ＣａＯ,形成高熔点的ＣａＺｒＯ３ 固相堵塞在气孔中,阻止了炉渣的进一步渗透,又有效地降低了ＣａＯ 对尖晶石的分解作用及ＣａＯ、ＳｉＯ２ 等对主晶相方镁石的侵蚀作用;同时,ＺｒＯ２ 的引入能促进烧结,提高高温固相直接结合率,对提高抗渣性也有着十分重要的意义。     

Sol-Gel法制备Al2O3-SiO2-TiO2-ZrO2复合陶瓷膜的研究

将Sol-Gel法应用于无机膜的制备,成功的研制出一种新型的膜面平整、膜厚均匀且无宏观缺陷的Al2O3-SiO2-TiO2-ZrO2复合陶瓷膜,复合膜含有γ-Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2和Al2SiO5等晶相,改变体系组成含量,晶相组成和含量随之变化,从而引起膜的显微结构的变化。利用XRD、SEM、AFM、EPMA等测试手段重点研究了膜的表面形貌和显微结构,并分析了添加剂、热处理方式等对膜的表面形貌和显微结构影响。     

耐火材料在炭黑反应炉上的应用与发展

叙述了国内外炭黑反应炉耐火材料的使用、损毁与发展。含ＳｉＯ２材料在高温下易与Ｈ２、ＣＯ、Ｃ反应，导致耐材疏松、膨胀、开裂和变形。从而使耐材解体；ＭｇＯ或ＣａＯ为基材料的损坏除了产生鼓胀开裂外，还存在水化问题．一般情况下不宜采用以ＳｉＯ２、ＭｇＯ（或ＣａＯ）为基材料作内村．Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３－Ａｌ２Ｏ３和ＺｒＯ２系新型材料是高温、超高温反应炉内衬最理想材料，应大力研究开发与推广应用．     

Enhanced mechanical and sintering properties of MgO-TiO2 ceramic composite via digital light processing

In this work, MgO was applied to modify the titania ceramic slurry, which could realize the high-quality DLP printing of titania ceramic by promoting the grain growth during sintering. Combining the phase and element analysis, it was revealed that the reduced stress concentration and improved mechanical property were attributed to the formation of MgTi₂O₅ in solid-state reaction between MgO and TiO₂. When MgO content increased beyond 10 wt.%, the microstructure pinning effects showed a negative impact on ceramic grain growth. Among all the samples, 5%MgO/TiO₂ has exhibited the best bending strength of 71.9 MPa and the densification of 85%, while its sintering temperature reduced by 200 °C. Meanwhile, the compressive property of representing porous TiO₂ samples reached 18.2 MPa, which was similar to those of porous ceramics produced by conventional manufacturing routes. Overall, MgO-TiO₂ composite ceramic prepared in this study have potential application in field of monolithic catalysts and tissue engineering scaffold.