掺杂稳定四方相氧化锆陶瓷的制备与表征

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1、中文摘要本文采用丙烯酰胺高分子网络凝胶法对于低温制备氧化锆粉末进行了研究和探索，研究了热处理温度和掺杂稳定剂的用量对粉末晶相的影响；探索了掺杂对粉末结构带来的影响。主要工作由以下三部分构成：一、制备钇稳定铡方相氧化锆(3Y-TZP)粉末及其表征。在600℃热处理除去有机物和水，再分别在700℃、800℃、1000℃和1200℃热处理2h。通过实验确定高分子网络凝胶法的合适实验条件：金属离子的浓度为O．3mol／L，柠檬酸的用量是金属阳离子的咆荷摩尔璧，单体与网络剂质量配比为12：l，催化剂与引发剂

2、的体积比为10：l，pH值控制在4～5之间，干凝胶的热处理温度为600℃。二、制备不同稳定剂稳定掺杂的氧化锆粉末及其表征，以及对各掺杂氧化锆陶瓷试片的力学性能研究。结果表明：稳定剂不同，单斜相的存在状况不鹂，部分稳定剂随着温度升高开始出现单斜相，稳定剂不同UV-Vis的吸收不同，说明掺杂离子半径弓

3、起晶腿参数的微小变化。不同稳定荆稳定氧化锆陶瓷的力学性能相差很大。三、制备了0。5％Gd203掺杂zfQ粉末和O．5％Gd203掺杂3Y-TZP粉末及表征，以及其陶瓷试样的力学性能分析及表征。结果表明：

4、XRD衍射峰均随着温度升高衍射峰越来越尖锐，说明晶形越来越完整，电镜形貌观察可知，随着温度的升高，晶粒逐渐长大，团聚逐渐明显，在1200℃出现明显的物质传递现象，僵是一次晶粒仍然处予纳米级剐。另外，G逊03掺杂3Y-TZP随着掺杂量的增加衍射峰也越来越尖锐，因此这里选择0．5％Gd203掺杂，因为更容易形成晶相。坯体穗对密度仅有39％，烧结蜃相对密度仅有85％，体弑收缩均在10％左右，可能烧结工艺不合理，因此力学性能不理想，还有待进一步改进。分析陶瓷试片的表面晶相，以四方褶着主，有少量单斜相；表面

5、形貌较好，颗粒紧密，表面光滑，晶形完整；而断面气孔较多，致密度不够好，是引起力学性能的不理想的重要原因。关键词：丙烯酰胺；Y-TZP；稳定剂；力学性能AbstractInthepresentpaper,anovelwaynamedpolacrylamidegelmethodwasemployedtoprepareY-TZP(TetragonalzirconiapolycrystalsstabilizedbyY20s)powderatlowtemperature．Effectsoftheheat-t

6、reatmenttemperatureandthestabilizercontentofzirconiapowderphasewereevaluated．Theresultsanddevelopmentareasfollows：(1)Preparationandcharacterizationof3Y-TZP．Powderwasheat—treatedat600℃toremoveorganiccompoundsandwater,andthen，powderWasheat-treatedat700℃

7、，800℃，1000℃，1200℃，respectively．Determinedthebestexperimentalconditions：metalionsconcentrationis0．3mol／L，citricacidconcentrationischargemolecontentofmetalions，ratioofmonomerandlatticereagentis12：l，volumeratioofcatalystandinitiatoris10：1，pHiscontrolleda

8、t4～5，xerogelisheat-treatedat600℃．(2)Preparationandcharacterizationofdifferentstabilizerstabilizedzirconiaceramicsnanopowder．Theirmechanicalpropertieswerealsocharactered．Thedifferentstabilizerleadstodifferentphase，partofstabilizerappearedmonoclinic，UV—

9、Visofdifferentstabilizerisdifferent，structurechangearouseddifferentionicradiusisdifferent，mechanicalpropertiesofdifferentstabilizerstabilizedzirconiaceramicsisdifferent，theycanbeappliedtodifferentfield．(3)Preparationandcharacterizationof0．5％Gd