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四种氧化锆工业陶瓷的增韧工艺,你记住了吗?(最新)

编辑:科众工业陶瓷厂 日期:20-07-24 阅读:24次

氧化锆工业陶瓷自身具有独特的物理性质和化学性质,但是唯一致命的缺点就是脆性,导致它的可靠性太低。因此就需要改变氧化锆工业陶瓷的韧性,提高其可靠性和韧性。那么科众陶瓷为大家讲解以下四种氧化锆工业陶瓷的增 ...

氧化锆工业陶瓷自身具有独特的物理性质和化学性质,但是唯一致命的缺点就是脆性,导致它的可靠性太低。因此就需要改变氧化锆工业陶瓷的韧性,提高其可靠性和韧性。那么科众陶瓷为大家讲解以下四种氧化锆工业陶瓷的增韧工艺。


氧化锆工业陶瓷增韧工艺主要分为四类:应力诱导相变增韧、微裂纹增韧、裂纹的弯曲和偏转增韧、以及表面强化增韧。


氧化锆工业陶瓷

氧化锆工业陶瓷


1、应力诱导相变增韧

当t-ZrO₂粒子足够小,或者受到基体的束缚力足够大,在冷却过程中t→m相变受到阻碍,可以将t-ZrO₂保留到室温。在外应力作用下裂纹的前端产生较大的张应力,使得基体对t-ZrO₂颗粒的约束力减少,使t-ZrO₂失稳,颗粒由四方相相变为单斜相。相变过程伴随约5%的体积膨胀和1~7%的剪切应变,同时对基体产生一个压应变,阻裂纹扩展,使得主裂纹扩展需要更大的能量。即在裂纹尖端应力场作用下,ZrO₂颗粒发生马氏体相变过程中,能吸收能量,进而提高断裂能,最终提高材料的断裂韧性。


目前,提高应力诱导相变增韧的途径主要有:

山东福彩网1)增加材料的弹性模量;

2)提高裂纹扩展时相变的四方相的体积分数;

3)增大相变区;

4)提高相变化学驱动力等。


2、微裂纹增韧

在陶瓷材料中,由于部分区域残余应力的存在,在陶瓷材料内部有一些微裂纹产生。这些产生的微裂纹会降低裂纹区域的弹性模量,在外力作用下微裂纹是以亚临界状态裂纹缓慢的扩展,可以分担主裂纹尖端的应变能,提高了由裂纹扩展面积增加产生的总表面能和主裂纹继续向前扩展需要的能量,可以很好的抑制了裂纹进一步扩展,进而提高了材料的断裂韧性。四方相转变为单斜相时体积膨胀导致的微裂纹,能在裂纹扩展过程中吸收能量,起到提高断裂韧性的作用。


含有氧化锆材料的马氏体相变诱发微裂纹,有三种途径:

1)单斜相的氧化锆在较高的烧结温度下为四方相,冷却过程中发生四方相-单斜相的马氏体相变,在颗粒周围产生微裂纹;

2)四方相氧化锆晶粒由于烧结温度过高而造成晶粒尺寸r大于临界相变尺寸r,在冷却过程中自发相变为单斜相氧化锆,产生微裂纹;

3)四方相氧化锆在应力条件下,相变成单斜相氧化锆。


3、裂纹的弯曲和偏转增韧(弥散增韧机理)

此种增韧方式的机理为:在裂纹的扩展路径上,放置一些障碍,阻碍裂纹的运动,使裂纹扩展时须改变方向。这些障碍可以是第二相粒子,也可以是第二相产生的应力集中或残余应力等。当裂纹扩展受到阻碍,此时裂纹有可能会发生弯曲,试图绕开障碍物继续扩展;裂纹也可能会发生分叉偏转,完全避开障碍继续扩展。由于裂纹的弯曲作用,对提高材料的韧性起重要作用。裂纹偏转、弯曲增韧机理是一种与温度无关的增韧效果,但是当残余应力是由于内部成分热失配产生,这时裂纹偏转、弯曲增韧与温度有关系。


4、表面强化增韧

表面强化是增韧陶瓷材料产生断裂往往是表面受到拉应力超过断裂应力开始产生。表面t-ZrO₂陶瓷颗粒受到的约束较少,颗粒容易从t-ZrO₂转变为m-ZrO₂,但是在基体内部的t-ZrO₂受到不同方向的压力作用仍然能保持亚稳定状态。造成材料表面的m-ZrO₂比材料基体内部m-ZrO₂的多,而相变产生的体积效应在材料表面积累形成残余压应力,可以抵消外加的部分拉应力,从而起到表面强化增韧的作用。


以上就是科众陶瓷为大家带来的四种氧化锆工业陶瓷增韧工艺了,希望能给大家提供帮助,科众陶瓷是专业生产氧化锆工业陶瓷的陶瓷厂家,是集烧结、成型、加工、检测氧化锆工业陶瓷为一体的技术专业陶瓷厂。


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