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          如何讓氧化鋯陶瓷材料變穩(wěn)定新發(fā)現(xiàn)(圖)

          氧化鋯陶瓷近些年來(lái)得到了巨大的發(fā)展,它是一種新型工業(yè)陶瓷材料,主要分為三種鎂穩(wěn)定氧化鋯陶瓷, 鈰穩(wěn)定氧化鋯和 釔穩(wěn)定氧化鋯;這三種材料具有耐高溫,耐磨等多種優(yōu)良特性。那么如何
          氧化鋯陶瓷近些年來(lái)得到了巨大的發(fā)展,它是一種新型工業(yè)陶瓷材料,主要分為三種鎂穩(wěn)定氧化鋯陶瓷, 鈰穩(wěn)定氧化鋯和 釔穩(wěn)定氧化鋯;這三種材料具有耐高溫,耐磨等多種優(yōu)良特性。那么如何讓氧化鋯材料變得更穩(wěn)定呢?接下來(lái)我們一起了解一下吧!

          一、什么是二氧化鋯的不穩(wěn)定性?
           二氧化鋯還具有馬氏體相變的特性, 這是二氧化鋯被用來(lái)提高陶瓷材料的韌性和耐火材料熱震穩(wěn)定性的重要依據(jù)。單斜二氧化鋯不能直接用來(lái)制造制品,在溫度發(fā)生變化時(shí)會(huì)產(chǎn)生相結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變:
           
          圖1
          這是一個(gè)可逆的相轉(zhuǎn)變過(guò)程。常溫下,ZrO2 只能是單斜相, 當(dāng)用鋯鹽煅燒,達(dá)到 650 ℃時(shí),出現(xiàn)穩(wěn)定的四方相,繼續(xù)升高時(shí)四方相逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡毕啵倮^續(xù)升溫至 830 ℃時(shí), ZrO2 又開始向四方相轉(zhuǎn)變,至1200 ℃時(shí),完全轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较啵瑴囟壬?300 ℃時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎较啵划?dāng)溫度降低時(shí),逐步轉(zhuǎn)化為四方相,到室溫時(shí),變?yōu)榉€(wěn)定的單斜相。單斜二氧化鋯在830~1 200 ℃的轉(zhuǎn)變較為復(fù)雜, 會(huì)產(chǎn)生滯后現(xiàn)象。正是這種滯后現(xiàn)象,為二氧化鋯在陶瓷及耐火材料應(yīng)用提供一個(gè)重要性能。在轉(zhuǎn)變過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的體積變化,當(dāng)溫度升高時(shí),由單斜相向四方相轉(zhuǎn)變時(shí),會(huì)使體積收縮 5%,而當(dāng)溫度降低由四方相向單斜相轉(zhuǎn)變時(shí)會(huì)使體積膨脹 8%,存在的3種相結(jié)構(gòu),其熱膨脹是不一樣的。
           
          向ZrO2中添加某些氧化物作為穩(wěn)定劑,使之與 ZrO2 形成固溶體和復(fù)合體,改變晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu),形成亞穩(wěn)的四方相和立方相,使其由單一的單斜相轉(zhuǎn)變成雙晶結(jié)構(gòu)的四方相和立方相。這種固溶體在常溫下能保持原有的四方相和立方相,甚至在高溫下,也不會(huì)發(fā)生相轉(zhuǎn)變。在對(duì)二氧化鋯進(jìn)行晶型穩(wěn)定化處理時(shí),常用的穩(wěn)定添加劑有CaO,MgO,Y2O3,CeO2 和其它稀土氧化物。通過(guò)控制穩(wěn)定劑的加入量,則可以得到全穩(wěn)定或部分穩(wěn)定的二氧化鋯。改善不穩(wěn)定氧化鋯陶瓷管帶來(lái)的影響,往往采取以下工藝。
           
          二、二氧化鋯的穩(wěn)定化處理工藝?
           
          電熔法
           
          以電熔法制取穩(wěn)定二氧化鋯的方法有一次電熔法和二次電熔法 2 種。一次電熔法是將鋯英石、碳粉和穩(wěn)定劑按一定的配比,放入混料機(jī)中充分混合,混合料經(jīng)電弧爐電熔脫硅處理,驟冷,再經(jīng)破碎、 熱處理后便可制成穩(wěn)定的二氧化鋯。此方法制得的穩(wěn)定氧化鋯雜質(zhì)
           含量高,致密度低。工藝路線如圖。
           
           

           二次電熔法是將鋯英石與碳粉按比例混勻后,經(jīng)電弧爐電熔脫硅處理,驟冷,再經(jīng)破碎制成單斜二氧化鋯。再將單斜二氧化鋯根據(jù)需要按比例配入某種穩(wěn)定劑,混合均勻后進(jìn)行第 2次電熔,電熔好后驟冷,再經(jīng)破碎、熱處理后便可制成穩(wěn)定的二氧化鋯。此方法制得的穩(wěn)定二氧化鋯雜質(zhì)含量低,致密度高。工藝路線如圖。
           
          ZTA固相法
           
          固相法又稱為燒結(jié)法,通常是將二氧化鋯原料和穩(wěn)定劑按一定的配比在橡膠襯里和鋯球的球磨機(jī)中共同濕粉碎到粒徑小于2μm,然后經(jīng)分離、干燥、打粉制成團(tuán)塊,并在1700 ℃下進(jìn)行高溫固相反應(yīng), 將高溫?zé)Y(jié)塊粉碎至所需粒度即得穩(wěn)定型二氧化鋯。此方法制得的穩(wěn)定型 ZrO2 粒度分布廣,易混入不純的雜質(zhì)。工藝路線如圖。
           
          加水分解法
           
          加水分解法的優(yōu)點(diǎn)是不需要添加堿就可使鋯鹽和穩(wěn)定劑可溶鹽的混合溶液水解,因而無(wú)有害陰離子和堿金屬離子。其又可分為鹽溶液加水分解法和烷氧化合物加水分解法。鹽溶液加水分解法是將鋯鹽與穩(wěn)定劑可溶鹽的混合溶液,通過(guò)加熱進(jìn)行加水分解反應(yīng),干燥煅燒所生成的膠體制得穩(wěn)定性二氧化鋯工業(yè)陶瓷棒。這種方法操作簡(jiǎn)便,但能耗高, 生成的粉體易團(tuán)聚。工藝流程如圖。
           


          地址:http://sreenarayanakendra.org/jishu/1435.html
          本文“如何讓氧化鋯陶瓷材料變穩(wěn)定新發(fā)現(xiàn)(圖)”由科眾陶瓷編輯整理,修訂時(shí)間:2021-10-16 16:40:59
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