资源描述：
《二氧化锆陶瓷的相变增韧机理和应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第21卷第1期陶瓷学报Vol.21,No.12000年3月JOURNALOFCERAMICSMar.2000文章编号:1000-2278(2000)01-0046-05二氧化锆陶瓷的相变增韧机理和应用闫洪窦明民李和平(昆明冶金研究院)摘要综合论述了国内外对ZrO2陶瓷的相变增韧机理的研究,介绍了ZrO2陶瓷的类型和性能以及在陶瓷和其它工业领域的应用前景。关键词ZrO2陶瓷,相变增韧中图法分类号:TQ174.75文献标识码:ATRANSFORMATIONTOUGHENINGMECHANISMSANDAPPLICATIONOFZrO2
2、CERAMICSYanHongDouMingminLiHeping(KunmingMetallurgicalResearchInstitute)AbstractThetransformationtoughening,mechanismsaresurveyedforZrO2ceramicsandintroducesitstypes,properties,applica2tioninceramicsandotherindustrialfields.KeywordsZrO2ceramics,transformationtoughenin
3、g1前言在各种金属氧化物陶瓷中,ZrO2的作用仅次于Al2O3。相变增韧ZrO2陶瓷是一种极有发展前途的新型ZrO2属于新型陶瓷,由于它具有十分优异的物理结构陶瓷,其主要是利用ZrO2相变特性来提高陶瓷材和化学性能,不仅在科研领域已经成为研究热点,而且料的断裂韧性和抗弯强度,使其具有优良的力学性能,在工业生产中也得到了广泛的应用,它是陶瓷材料、高低的导热系数和良好的抗热震性。它还可以用来显著温材料和功能材料的重要原料,在各种金属氧化物陶提高脆性材料的韧性和强度,是复合材料和复合陶瓷瓷材料中,ZrO2的高温热稳定性和隔热性能最好,适
4、中重要的增韧剂。近十年来,具有各种性能的ZrO2陶宜做陶瓷涂层和高温零部件。ZrO2的热导率在常见瓷和以ZrO2为相变增韧物质的复合陶瓷迅速发展,在的陶瓷材料中最低,而热膨胀系数又与金属材料较为工业和科学技术的许多领域获得了日益广泛的应用。接近,是重要的结构陶瓷材料;ZrO2特殊的晶体结构,与此同时,有关ZrO2相变的研究也受到了学术界的普使之成为重要的电子材料;良好的机械性能和热物理遍重视,在固态相变研究领域中占据了仅次于金属的性能,使它能够作为材料中性能优异的增强相。目前,重要地位。收稿日期:1999-11-16基金项目:云南
5、省“九五”科技攻关项目(编号:95C17-7)作者简介:闫洪,男,38岁,昆明冶金研究院重点实验室高级工程师,650031《陶瓷学报》2000年第1期47当陶瓷材料受到张应力的作用时,在主裂纹的尖2ZrO2在陶瓷材料中的增韧补强机理端形成塑性区,在塑性区内,原先存在大量的微裂纹发生延伸,增加许多新的裂纹表面,吸收大量的弹性应变陶瓷材料具有优异的耐磨性、耐蚀性和高温性能,能,从而引起陶瓷断裂韧性的增加。另外,在张应力作但是由于陶瓷固有的脆性,限制了其实际应用范围,因用下,延伸后形成的较大微裂纹将与主裂纹汇合,导致此,改善陶瓷材料的脆
6、性,增大强度和提高其在实际应主裂纹的扩展路径发生扭曲和分叉,增加裂纹的扩展用中的可靠性,成为其能否广泛应用的关键。围绕改路径,吸收更多的弹性应变能,从而导致材料断裂韧性善陶瓷材料的脆性和提高陶瓷材料的强度,近年来各的进一步提高。国学者提出了各种ZrO2的增韧补强机理,制备出各种2.3弥散增韧机理〔1-3〕弥散增韧主要是在陶瓷基质中加入第二相ZrO高性能的陶瓷材料。下面就国内外发展的增韧补2强机理作一概述。粒子,这种颗粒在基质材料受拉伸时阻止横向截面收2.1相变增韧机理缩。而要达到和基体相同的横向收缩,就必须增加纵应力诱导相变增韧是
7、利用应力诱导四方ZrO2马向拉应力,这样就使材料消耗了更多的能量,起到增韧氏体相变来改变陶瓷材料的韧性。ZrO2在室温下为作用。同时,高弹性模量的颗粒对裂纹起钉扎作用,使单斜晶系,当温度达到1170℃时,由单斜晶系转化为裂纹发生偏转绕道,耗散了裂纹前进的动力,也起到增亚稳态的四方晶型,在应力作用下,亚稳态的四方晶型韧作用。另外,颗粒的强化在于颗粒与基体的热膨胀ZrO2可诱发相变重新转化为单斜晶型。在高温烧结失配,使外加载荷重新分配,提高承载能力,防止基体时,ZrO2颗粒以四方相存在,而烧结致密后冷却时,四内位错运动,以达到强化的目
8、的。方相ZrO2颗粒就要转变为单斜相颗粒。但这时周围ZrO2增韧陶瓷为多相结构,ZrO2呈微细的分散相的致密陶瓷基体束缚它的膨胀,因而相变也受到抑制。弥散分布在被韧化的陶瓷基质中,ZrO2颗粒尺寸和分在室温时,ZrO2颗粒仍以四方相存在,它有一种力
