不同改性剂对ZrO2陶瓷烧结性能与微观结构的影响.pdf

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1、第33卷第2期《陶瓷学报》Vo1．33．NO．22012年6月J0URNALOFCERAMICSJun．2012文章编号：1000—2278(2012)02—0133—05不同改性剂对ZrO2陶瓷烧结性能与微观结构的影响方一航王焕平徐时清谢红艳王建武(1．中国计量学院材料科学与工程学院，浙江杭州310018；2．杭州高陶科技有限公司，浙江杭州310018)摘要通过在ZrO陶瓷粉体中添JJ口不}百】量的CeO、MgO、Y0，探讨了不同改性剂对ZrO。陶瓷烧结性能与微观结构的影响规律。结果发现，添加CeO作为改性剂能有效细化ZrO的陶瓷晶粒，并提高陶

2、瓷的体积密度，但不能消除陶瓷中裂纹的产生；适量MgO的添加，可以有效防止ZrO陶瓷中出现裂纹，但对陶瓷晶粒的细化作用有限，且添加量过大后将导致陶瓷晶粒发生急剧生长；少量Y20的添加，即可有效细化ZrO陶瓷的晶粒大小并消除陶瓷中裂纹的产生，其最佳添加量在3mo1％。适量MgO的添加可以将陶瓷的致密化温度降至1450℃，而添加YO陶瓷的致密化温度均在1550oC以上。关键词氧化锆；改性剂；体积密度；微观结构中图分类号：TQ174．75文献标识码：A成置换固溶体，从而阻止晶型转变。常用的稳定剂主要有氧化镁、氧化钇、氧化铯和其他—些稀土氧化物M。0引言目

3、前，虽然已有相关文献从改性剂着手，探讨了不同改性剂对氧化锆陶瓷力学性能、电学性能、热学氧化锆陶瓷具有高强度、高硬度、高弹性模量、性能，以及烧结工艺对相变与性能等的影响规律[a-121，化学稳定性好等优异性能，在催化剂、氧气敏感传感但集中探讨不同改性剂与氧化锆陶瓷烧结性能及显器、高温固态燃料电池、化学惰性表面材料、耐火材微结构的内在联系，并从简单的显微结构分析出发对料，以及生物材料等方面都有着广泛的应用前景r．删。改性剂进行优选的研究还未见相关报道。因此，深入但氧化锆陶瓷材料因其抗裂纹孽生和发展的能力研究烧结性能和显微结构与改性剂之间的关系，对小，

4、因而具有极大的脆性，从而作为工程材料在很多于指导研制高性能的ZrO陶瓷或以zr02粉末增韧应用中受到限制。1975年，Garvie将GaO作为改性剂的复合陶瓷具有重要的意义。制得部分稳定氧化锆陶瓷(Ga-PSZ)，首次利用ZrO马氏体相变增韧效应提高了材料的韧性和强度，这不仅扩大了氧化锆陶瓷的用途，使得在结构陶瓷领1实验域得到了广泛应用，而且为克服陶瓷的固有脆性弱点找到了一条有效途径，在陶瓷材料中开辟了一个崭新首先称取若干份50克的氧化锆粉体，然后分别的研究领域[41。按照氧化锆粉体物质量的0％、l％、2％、3％、5％、8％、基于氧化锆的增韧机理

5、，改』生剂对于氧化锆在常10％称取CeO作为改性剂，按氧化锆粉体物质量的温下保持亚稳态的四方相具有非常明显的作用。改性0％、l％、3％、5％、10％、15％、20％称取MgO作为改性齐化锆的原理，就是在ZrO加入Y2+xCa2+、Mg、剂，按氧化锆粉体物质量的0％、l％、2％、3％、4％、ce等离子半径相差小于12％的阳离子，并通常以相5％、6％称取YI20作为改性剂。将上述改性剂分别加应的氧化物形式引入，这些氧离子可以置换锆离子形入到氧化锗盼体中，然后置于j目谤罐中以二氧路唾翱沩收稿日期：2012—01—31基金项目：基金项目：浙江省科技创新团

6、队(编号：2010R50016)；企业横向课题(编号：Hl11049)；浙江省大学生科技成果推广项目(编号：2011R409039)通讯联系人：徐时清，E-mail：sxucjlu@hotmail．con《陶瓷学报》2O12年第2期13710李树先，朱德贵．不同烧结法对3Y—TZP陶瓷力学性能的影l2杜蛟，高雅春，尚晓娴等．超细ZrO注凝成型液体干燥及烧响．佛山陶瓷，2007，17(9)：1—4结研究．陶瓷学报，2009，30(4)：499—50211KUMARIL，DUGH，LIWZ，eta1．Synthesis，microstructurel

7、3赵小伟，董丽荣，李海波等．掺杂Y20。对ZrO。粉末相变的影andopdca]characterizationofzirconiumoxidenanostructures．响．吉林师范大学学报，2003，24(5)：30—31CeramicsIntemational，2009，35(6)：2401-2408EfectsofDifferentStabilizersonSinteringBehaviorandMicr0structureofZrO2CeramicsFANGYihangWANGHuanping’XUShiqing’XlEHongyan

8、WANGJianwu(1．(1．CollegeofMaterialsScienceandEngineering。ChinaJiliang