氧化鋯陶瓷的三種典型組織

ZTA陶瓷有三種組織，其中每種組織都含有不同成分的氧化鋯陶瓷，下面科眾陶瓷廠廠會詳細介紹TZP材料的物理性能以及氧化鋯陶瓷在其中起到的重要作用。

ZTC陶瓷有三種典型組織:

①ZrO2相基體上彌散分布著tZrO2的雙組織織,即PSZ。

②細小的晶粒完全是t-ZrO2相,即TZP。

③t-ZrO2相作為增韌相分散到其他陶瓷基體,如ZTA。

其中TZP是ZTC材料中室溫力學性能最高的一種材料(其力學性能見表1-2181),TZP中又以Y2O2作為穩定劑的Y-TZP應用最為廣泛。TZP材料的制備以相圖(圖1-2)作指導19,穩定劑Y2O3的含量在1.75%~3.5%(摩爾分數)范圍變化。t-ZrO2的含量取決于組成、燒燒結溫度和時間般在60%~100%之間變化。典型的TZP材料徵觀結構為粒徑為0.5~2m的等軸晶組成的均勻組織21(如圖1-3所示)。當原料中含有異類組分(如SiO2)時,在界面上往往存在由異類組分和Y2O3組成的玻璃相。

Y-TZP力學性能與穩定劑Y2O2的含量及t-ZrO2的晶粒尺及微觀結構密切相關2~24],兩者通過影響t-ZrO2的可相變能力和相變區高度h,造成了不同Y2O3的含量及t-ZrO2的晶粒尺寸的TZP材料之間的性能差異。通過對晶粒尺寸、穩定劑含量的控制可獲得較好的力學性能。

穩定劑Y2O3含量是影響相變臨界尺寸的主要因素,相變臨界尺寸隨著Y2O3含量的降低而降低,當Y2O3含量低于2mol時,材料以m-ZrO2相為主,當Y2O2含量在2%3%(摩爾分數)之間時,則以t-ZrO2相為主,臨界晶粒尺寸在1.0m左右,材料強度的峰值出現在2.5%~3%(摩爾分數)之間,韌性峰值則在2%(摩爾分數)Y2O3左右。當穩定劑含量一定時,TZP中決定相變增韌程度大小的可相變的t-ZrO2的體積分數取決于晶粒尺寸。

氧化鋯陶瓷閥套

如圖1-4所示,隨著晶粒尺寸增大,可相變的tZrO2體積分數增大,材料的斷裂韌性隨之增大2。由此可見,晶粒尺寸較小(尤其是小于100nm)的細晶Y-TZP,由于tZrO2過于穩定,相變增韌效應下降,往往導致較低的斷裂韌性。針對此問題,降低TZP中穩定劑Y2O的含量,以降低相變臨界尺寸,斷裂韌性可達17MPa?m112L251。此外,D. Casellas261通過對YTZP材料在1650℃熱處理,得到到Y-TZP/PSZ雙相組織,穩定至室溫的t-ZrO2的晶粒尺寸最大可達4pm,相變高度和可相爽體積分數顯著提高。

氧化鋯的化學性質和物理性質在一定的范圍環境內都非常穩定，所以科眾陶瓷廠加工的陶瓷棒，陶瓷環，陶瓷板以及一些陶瓷結構件可以被用于各行各業。