课程设计 氧化锆基纳米复相陶瓷材料的力学性能研究

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1、信息检索大作业氧化锆基纳米复相陶瓷材料的力学性能研究1课题背景及目的二氧化锆(ZrO2)是一种耐高温、耐磨损、耐腐蚀的无机非金属材料[1]，是一种新型陶瓷，由于它具有十分优异的物理和化学性能，不仅在科研领域已经成为研究热点，而且在工业生产中也得到了广泛的应用，是陶瓷材料、高温材料和功能材料的重要原料[2]。然而在生产降温过程中，ZrO2会发生四方相向单斜相的马氏体相变，存在3%～5%的体积膨胀和7％～8％的切应变[3]，这一相变的体积变化超过ZrO2晶粒的弹性限度。因此[4,5]，未经过稳定化处理的纯ZrO2制品往往在生产过程（从高温到室温的冷却过程）因发生相变

2、，伴随着体积变化而产生裂纹，甚至碎裂，使得传统上ZrO2材料还只是用于铸造用砂和粉、耐火材料等，很少作为结构陶瓷，无多大的工程价值。但研究表明，在ZrO2中添加某些氧化物能与ZrO2形成固溶体或复合体，改变晶体内部结构。纳米复相陶瓷是指第二相颗粒以某种方式弥散于陶瓷主晶相中形成的一种纳米复合材料。同传统的微米级陶瓷相比，纳米复相陶瓷的强度、韧性、硬度、弹性模量、耐磨性、抗蠕变性、抗疲劳性和高温性能等都有不同程度的改善[6]，但由于诸多因素对材料性能的影响，且制备方面要求较高，使其应用难以推广[7,8]。纳米技术与传统补强增韧技术并用将是提高陶瓷材料韧性的一个重要

3、方向[9]。实际研究中，常用氧化锆的相变对其它陶瓷基体进行增韧，而介于氧化锆极其优异的某些不可替代的性能，对其力学性能的缺陷是很有意义的。本课题将据于以上两点进行研究，寻求影响氧化锆基纳米复相陶瓷材料力学性能的各种因素，寻求改善机理，以此优化材料的力学性能。参考文献：[1]郑文裕，陈潮钿．二氧化锆的性质、用途及其发展方向[J]．无机盐工业，2000，32(1)：18-21．[2]闫洪，窦明民．二氧化锆陶瓷的相变增韧机理和应用[J]．陶瓷学报，2000，21(1)．46-50．[3]林振汉．氧化锆材料的特性及在结构陶瓷中的应用和发展[J]．综合评述，2004，32

4、(6)：6-10．[4]黄勇，何锦涛．氧化锆陶瓷的制备及其应用[J]．稀有金属快报，2004，23(6)：11-17．[5]RichardHJH．PatrickMK．BarryCM．Transformationtougheninginzirconia-containing-31-信息检索大作业ceramic[J]．J．Am．Ceram．Soc．．2000，83(3)：164-487．[6]王辅忠，陈维石．纳米复相陶瓷研究动态[J]．陶瓷，2003，(1)：11-13．[7]刘含莲，黄传真．纳米复相陶瓷力学性能的研究进展[J]．机械工程材料，2004，28(2)：

5、38-40．[8]纳米复相陶瓷材料[J]．今日科技，2004-08：50．[9]闫联生，余惠琴．纳米陶瓷复合材料研究进展[J]．宇航材料工艺，2003，(1)：6-9．2检索过程这一课题文献检索的切入口可首先围绕课题的文字产生一系列现有知识可以想到的分支，对各分支作不同程度（视需要而定）地了解后，细化其中的重要分支，寻求到具体的增韧途径后，详细学习其增韧机理，为优化性能打下基础。因此这里我选择多步检索，边分析边检索，同时通过对检索文献的阅读，获得新的检索路径。这里注意阅读前辈的检索大作业，学习他们好的检索策略、检索思想，对自己文献的检索、阅读也是大有裨益的。这部

6、分内容主要通过三次文献系统掌握2.1第一次检索2.1.1课题分析纳米复相陶瓷氧化锆基陶瓷氧化锆陶瓷的物化性能主要增韧手段优势及应用工艺问题及解决方法主线陶瓷力学性能测试方法力学性能的优化应用及应用中的要求纳米陶瓷粉料的处理烧结工艺成型工艺组成影响因素陶瓷粉料制备烧结工艺成型工艺这几方面，在首次检索中先限于中文文献的检索，等具体选择到一类或几类工艺方法时在做全面检索线如上图所示，从纳米复相陶瓷进入课题，应了解已有工艺问题的解决方法。对于氧化锆陶瓷，大方面需要熟悉陶瓷粉料的制备、陶瓷成型及烧成工艺，而针对氧化锆本身应充分了解其物理化学特性及主要增韧手段（类似情况的增

7、韧手段都应熟悉）。最后优化-31-信息检索大作业力学性能，需要学习各种力学性能测试方法，这里先只考虑到了粉末制备、成型、烧结及组成对力学性能的影响。2.1.2检索策略及过程三次文献中文文献EI、CA英文文献阅读文献修改补充检索策略总的检索方式是（以后各步检索均适用）：1.利用三次文献比较系统的知识体系，对课题某一方面系统的了解。或对部分章节作有针对性的阅读；2.查阅中文文献资料，获得有关的综述、论文，了解国内研究进展，掌握一些关键词和英文拼写；3.进行CA和EI检索，确定研究进展，通过文献引用次数等信息，把握这些领域的专家或优秀课题组及重要杂志，便于给予时刻关注

8、；4.通过Elseive