国标-》氧化钇稳定氧化锆陶瓷烧结特性与性能研究

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1、氧化轮稳定氧化错陶瓷烧结特性与性能研究.安胜利赵文广安立国徐广尧（包头钢铁学院014010）（包头钢泱公司）摘嬰：对XO-ZC陶老财料的烧结特性进行了实验研究。利用扫描电子E微镜・X光衍射仪.V氏嫩发仪等研究了舗化亿部分锂定氣化佑左不冏烧结洱度下的显微组织、相比例.断裂切性纾°实脍证明.ffi>6（H）VF垸结的Y2Q>-ZtQ试样•组织致密井具有絞奇的抗殍張度值"所制Y2C）3-Zt<>>腳瓷断裂韧性可达5.61-7.I5MPA-nW。^关键词:ZiQYzO,烧结，断裂韧性用比例•抗弯强度I•引言氧化祀稳定氧化错陶

2、瓷材料具有良好的氧离子导电性、离强度.髙韧性和耐髙温性，因此作为固体电解质在许多領域得到了广泛的应用•如金属液直接定氧传感器、高溫炉燃烧控制氣传感器、高温燃料电池等。在有些环境极为恶劣（如温度离、温度变化剧烈等〉的条件下应用，对YzO-ZQz陶瓷材料的性能耍求严格〔6如要制备优质长寿曲髙温炉窑燃烧控制氣传感器，蛍耍的基础是获得性能税定可為的Y2O3-ZrO?固体电解质材料。因此■研究制备高性能的Y2O3~2lQ固体电解质材料有若逐要的应用价值。本文研究了陶瓷材料在不同温度下的烧结恃性以及显微组织和相比例、断裂韧性等性

3、能，并分析了Y26-ZQ的断裂籾性与相组织的关系。2.实验方法Y2O3亠ZlQj固体电解质中丫2。含世为6mol%c共沉淀法制得Y2OJ-ZQz陶瓷粉末⑵，将其置入模具中，在30MPa下压制成试样坯体。烧结是在MoSi2炉中进行，温度由Eu-25稅序控温仪控制，烧结温度从1200匸~1600V■升溫速率4匸/min,降温速寧I0X：/min.气氛为空玄。采用三点支撵法测定其强度。测定仪器为1J-1500型电子万能试验机岸品尺寸为44x5.0X50mm^种试样取三个样•测血结果取其平均值。试样的表面经砂纸餅磨,Cr

4、2（）3粉確光•用HVA-10A维氏硬度计测定维氏理度■施加截荷为5千克，每个试样测7个压痕点，在光学®.微锐下观察压痕图象并测虽裂纹长度。断裂韧性Kic利用Hasselman等修正的Evans和Charles的公式计算利用PW-1700X光衍射仪测定试样X光衍射谱，测定条绞为CuKa辐射r40kv/40mAo采曲文献⑹的齐法进行X光衍射定锻相分析•确定烧结样的相比例。烧结试样密度由比重瓶测定。烧结试样冲击断裂橫裁面，我而贞空啖破C导电层•在JXA-50A扫描电子显黴鏡下观察显微结构。3.实验结果及讨论氧化铉部分稳定

5、氧化佶在不同温反（1200-1600V）下烧结，随若烧结温度提髙•烧结试样的密度增大。图I给出j•在1200匸■•内錶古自抬区白鴨科学基金资助硏兖序目一108一结温度的提高•其内部颗粒之间的表面接触发展为颗粒连接产生烧结颈、孔隙封闭口为圆滑的孔洞，形成致密的烧结体C但过髙的饶结温度会使晶粒长大⑷•导致许多气孔离开晶界而形成孤立状态，便气孔和品界间的扩做距离变大,从而降低陶瓷材料致密化的速率。«1Y2Q-Z©陶瓷材料的力学性能121416T/X100€图1Y26-Z心的密度随烧结沖度的变化1600€下烧结3小时•氧化松

6、部分稳定氧化错试样的相对密度。由图1可知，在高于1500X3的温度下烧结3h后■氧化铠部分稔定氧化依试样的密度达到了理论密度的95.8%0低于15OOV烧结时，试样密度随温度的升髙线性增大；而髙于1500t后，提离烧结温度时■试样烧结密度的增加变缓。’图2为氧化兌部分稳定氧化怯在不同烧结温度下显微结构的变化。由图2可见，随若烧样号烧结温度V抗旨强度（MPa）断裂切牡KK（MPa-m,/：）11200203.25.6921300221.17.1331400329.46・2341500367.76.2251600436.

7、55.61衷26mol%Y26-ZA险盪材料的相比例雌且I烧结温度；"诟出期比例（％）1曲“如样号匸I立方相1四方相「钏相213000.67°・330314000.550.410・04•415000.520.440.04516000.500.320.18n.l2OOVb.l400t•田2YpOj-ZiQ的显僦组织c.1600V表1中给岀了氧化铠部分稳定氧化链的抗弯强度和断裂韧性随烧结温度的变化。由表1数据表明，氧化杞部分稳定氧化倦的抗弯强度随着烧结温度的提高而堆加，当烧结温度为L600V时，杭弯强度达到436.5MP

8、ac随烧结温度的变化■各试样的斯裂韧性Ze值变化不大，在5.61-7.13MPa-m><2之间，在1600t下烧结试样的断裂韧性下降为5・61MPa-m1/2oc(220}AA.13009cdlOtdObIa^JCjC-Jji—JCjL1600X：304050图3不同烧结溫度的Y:Q,-ZiQ的X光桁射谱氣化兌稳定氧化错是由单斜相、四方相和立方