氧化鋯陶瓷據(jù)我們了解是一種耐高溫陶瓷,可耐1350度的高溫,溫度超過(guò)時(shí)便會(huì)發(fā)生形變,但你們知道氧化鋯陶瓷在低溫環(huán)境下同樣會(huì)發(fā)生老化現(xiàn)象影響其使用,科眾陶瓷廠接下來(lái)分析一下。
氧化釔穩(wěn)定的四方氧化鋯陶瓷(Y-TZP)具有高強(qiáng)度、高斷裂性能、耐磨性等優(yōu)異的機(jī)械性能。但它在100~400℃溫區(qū)(特別是潮濕的環(huán)境中)長(zhǎng)期使用時(shí),會(huì)導(dǎo)致力學(xué)性能的顯著下降,在其表面伴隨有微觀或宏觀的微裂紋,這就是所謂的Y-TZP低溫老化現(xiàn)象(簡(jiǎn)稱LTD)。
研究表明,這種現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于材料的表面向內(nèi)部發(fā)生t→m相相變,產(chǎn)生體積膨脹,從而引起微裂紋和宏觀裂紋,最終引起材料性能的下降。大量研究表明,材料中晶粒尺寸和穩(wěn)定劑的含量在很大程度決定了材料四方相的穩(wěn)定性,進(jìn)而而影響材料的抗低溫老化性能。其中降低晶粒尺寸和增加Y2O3含量都可以有效抑制四方相向單斜相的相變發(fā)生
晶粒尺寸低于臨界晶粒尺寸的燒結(jié)體難以發(fā)生老化現(xiàn)象。 Watanabe在300℃空氣中進(jìn)行了100h的老化試驗(yàn)2發(fā)現(xiàn)其發(fā)生低溫老化的臨界晶粒尺寸是0.3gm和0.5um。可見(jiàn)通過(guò)微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),嚴(yán)格控制燒結(jié)體的晶粒尺寸至合適的范圍是有必要的。
他還報(bào)道了當(dāng)Y2O3含量(摩爾分?jǐn)?shù))從2%增加到5%時(shí),材料的相變臨界尺寸將從0.2m增加0.6pmMatsumoto20發(fā)現(xiàn)Y-TZP材料在230℃,400h的熱處理?xiàng)l件下發(fā)生t→m相變,性能衰退。若再在1000℃,24h條件下重新高溫處理,則強(qiáng)度可恢復(fù)到老化前的數(shù)值,而且通過(guò)在Y2O、CeO2、MgO或CaO等粉末中埋燒],或者在CeO2的粉末中將燒結(jié)的Y-TZP通過(guò)熱處理而形成表面層的方法?,都可阻止低溫老化的產(chǎn)生,其機(jī)理在于表面重結(jié)晶出細(xì)小的單相氧化結(jié)晶粒從而阻止了表面層的相變轉(zhuǎn)變。
還有陶瓷負(fù)溫深冷表面改性研究,通過(guò)低溫深冷處理Y-TZP材料,表面應(yīng)力狀態(tài)由張應(yīng)力變?yōu)閴簯?yīng)力也在一定程度上改善材料的性能。還還有資料表明Al2O的彌散阻止了Y-TZP材材料的強(qiáng)度衰減,降低了t-m相相變速度[30莫來(lái)石和尖晶石的添加也有類似阻止相變發(fā)生的作用。
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本文“氧化鋯陶瓷為什么會(huì)在低溫下發(fā)生老化現(xiàn)象?”由科眾陶瓷編輯整理,修訂時(shí)間:2022-12-20 14:17:56
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