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氧化锆陶瓷增韧的方法有哪些?

2022-12-01(93)次浏览

众所周知,氧化锆陶瓷作为特种陶瓷材料,它在电子、航天、航空和核工业等高新技术领域具有广阔的应用前景。但是由于氧化锆陶瓷材料的脆性,低可靠性和低重复性不足,严重影响了其应用范围。因此,我们只有改善氧化锆陶瓷的断裂韧性,实现材料强韧化,提高其可靠性和使用寿命,才能使氧化锆陶瓷真正地成为一种广泛应用的新型材料。

  众所周知,氧化锆陶瓷作为特种陶瓷材料,它在电子、航天、航空和核工业等高新技术领域具有广阔的应用前景。但是由于氧化锆陶瓷材料的脆性,低可靠性和低重复性不足,严重影响了其应用范围。因此,我们只有改善氧化锆陶瓷的断裂韧性,实现材料强韧化,提高其可靠性和使用寿命,才能使氧化锆陶瓷真正地成为一种广泛应用的新型材料。那么您知道氧化锆陶瓷增韧的方法有哪些吗?下面康柏工业陶瓷小编为您介绍:


氧化锆陶瓷


  氧化锆陶瓷增韧的方法,如下:


  1、自增韧


  氧化锆陶瓷由于柱状晶的存在,在氧化锆陶瓷断裂过程中,会导致裂纹发生偏转,改变和增加了裂纹扩展的路径,从而钝化裂纹增加了裂纹扩展阻力,达到增韧的目的。


  2、相变增韧


  相变增韧是指亚稳定四方相在裂纹尖端应力场的作用下发生一相变,形成单斜相,产生体积膨胀,从而对氧化锆陶瓷的裂纹形成压应力,阻碍裂纹扩展,起到增韧的作用。此外,外界条件(如激光冲击、疲劳断裂韧性、低温、晶粒尺寸和含量、临界转变能量等)对氧化锆陶瓷相变增韧有很大的影响,如果相变产生大的应力和体积变化,则产品容易断裂,因此氧化锆陶瓷在生产过程中,应避免外界因素对氧化锆陶瓷相变增韧的影响。


  3、颗粒增韧


  颗粒增韧是指用颗粒做增韧剂,添加入氧化锆陶瓷的陶瓷粉体中,尽管效果不及晶须与纤维,但若颗粒种类、粒径、含量和基体材料选择得当,仍有一定的强韧效果。其优点是简便易行,增韧的同时会带来高温强度和高温蠕变性能的改善。颗粒增韧的韧化机理主要有细化基体晶粒和裂纹转向分叉等。


  4、纤维增韧


  纤维、晶须增韧原理是在紧靠裂纹尖端的晶体,由于变形而给裂纹表面加上了闭合应力,抵消裂纹尖端的外应力,钝化裂纹扩展,从而让氧化锆陶瓷起到了增韧作用;此外,裂纹扩展时,柱状晶体的拔出时也要克服摩擦力,也会起到增韧的作用。


  5、弥散韧化


  弥散韧化主要是指四方相ZrO2颗粒对氧化锆陶瓷的基体的韧化,除了相变韧化机制以外还有第二相质点的弥散韧化机制。在裂纹进行扩展之前,首先得克服陶瓷本身的内部残余应变能,从而达到增韧的目的。


  6、复合增韧


  复合增韧是指在氧化锆陶瓷实际增韧过程中同时采用几种增韧机理,从而提高氧化锆陶瓷的增韧效果。在实际应用过程中,根据所要制备氧化锆陶瓷材料的不同性能,来选择具体的增韧机理。


  7、微裂纹增韧


  微裂纹增韧是指在裂纹应力尖端加入韧性材料,使其产生微裂纹,达到分散应力的目的,减少裂纹前进的动力,从而增加氧化锆陶瓷材料的韧性。在材料发生相转变时,往往也会导致残余应变能效应以及产生微裂纹。因此,相转变增韧的效果是显著的。


  综上所述,我们可以看出,氧化锆陶瓷的增韧方法主要有自增韧、相变增韧、颗粒增韧、纤维增韧、弥散韧化、复合增韧、微裂纹增韧等7种方法,我们在进行生产制造氧化锆陶瓷的过程中,可以根据自身的实际需求来选择合适的方法来进行增韧氧化锆陶瓷。

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