离心凝胶注模技术制备梯度ZrO_2/HA复合材料

采用离心-凝胶注模成型技术制备梯度ZrO2/HA复合材料,研究浆料固相含量、ZrO2含量对浆料粘度的影响。观察ZrO2/HA浆料的凝胶固化过程,分析离心成型工艺参数对ZrO2/HA生坯密度梯度的影响。观察烧结产物的显微组织并对复合材料的力学性能进行测试。结果表明,浆料固相含量为40%(质量分数),ZrO2含量为15%(质量分数)时,ZrO2/HA浆料粘度为223.5mPa·s,具有良好的分散性。当催化剂含量为1.5%(质量分数)和引发剂含量均为0.6%(质量分数)时,起始凝胶和终止固化时间与离心成型工艺相匹配。当在1 500r/min的转数下离心10min后,离心-凝胶注模成型所得生坯具有良好的密度梯度,经1 200℃烧结2h后试样顶部、中部和底部中ZrO2形成良好的梯度。当ZrO2含量为15%(质量分数)时,复合材料的抗弯强度和断裂韧性达到最大值84.2 MPa和1.76MPa·m1/2,比基体提高了159.8%和117.2%。