结构陶瓷复习题.doc

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1、0.氧化锆有哪几种晶型？其晶体结构有何特点？p/94答:单斜(m) 四方(t) 立方(c)特点：根据老师上课复习时说的“特征”，应从以下几个方面考虑：配位数、键长、位置、存在温度、转化温度滞后。 配位数键长位置存在温度转化温度滞后M70.205-0.228nm不等 低 T8扁平四面体：0.2065nm细长四面体：0.2455nm 中三者互相转化均存在温度滞后（这里貌似是只有mt之间转换存在滞后）C8八个键长均等长 高  2.马氏体相变的基本特征。p/97（1）  相变是一级的，形核长大和无扩散型相变，相变时没有原子的无规则行走，

2、或顺序跳跃穿越界面，新相承接了母相的化学成分、原子序态和缺陷；（2）  相变时原子有规则的保持其相变前原子间的相对关系进行切变式的位移，这种切变使母相点阵结构切变，产生点阵畴变，而且产生宏观的形状切变，出现表面浮突；（3）  新相和母相将具有严格的位相关系；（4）  两相界面（惯习面）往往不是简单指数面并在相变过程中保持不应变、不转动，进行不变平面应变；（5）  在马氏体内往往具有亚结构；（6）  马氏体相变具有可逆性。正逆相变温度不一致，具有相变温区。 3.何谓氧化锆的应力诱导相变增韧和微裂纹增韧，如何提高应力诱导相变机制的作

3、用？p/105答：a.应力诱导相变增韧：定义：当裂纹扩展与介稳的四方氧化锆相遇时，裂纹尖端的张应力诱发四方氧化锆向单斜氧化锆的马氏体相变，吸收能量，缓解尖端应力集中，对裂纹产生屏蔽作用，阻止裂纹的进一步扩展，从而提高了材料的断裂韧性。（陶鑫补充）前提：在使用温度下材料内部存在可相变的t-ZrO2机理：当裂纹扩展与介稳t-ZrO2相遇时，裂纹尖端的张应力诱发四方到单斜的马氏体相变，吸收能量，，缓解裂纹尖端的应力集中，对裂纹产生屏蔽作用，阻止裂纹的进一步扩展从而提高材料的断裂韧性和弯曲响度。b.微裂纹增韧：当材料冷却至室温时，t-Z

4、rO2晶粒在机体中自发发生马氏体相变，并产生许许多多裂纹和裂纹核，当他们处于主裂纹前的作用区时，由于它们的延伸释放主裂纹的部分主应变能，增加主裂纹扩展所需能量，从而有效地抑制裂纹扩展，提高材料的断裂韧性，材料的弹性应变能主要将转换为微裂纹的新生表面能。c.提高应力诱导相变机制的作用应该考虑：(1)获得尽可能高的介稳四方相体积分数;(2)复合体的弹性模量要高（因而可选择高弹性模量基体）；(3)应力诱导相变所作的功要大；(4)相变区要大或相变临界应力要小（此处存争议）。 4.氧化锆马氏体相变受哪些主要因素的影响？答：温度，压力，尺寸

5、效应，稳定剂的种类和数量。（徐姗姗补充）5.何谓Y-TZP陶瓷的低温性能时效？其根本原因是什么？采用那些措施可有效抑制？p/124答：Y-TZP材料在150℃-400℃温度范围内长时间热处理，材料的力学性能严重下降，这一现象被称为低温退化现象（低温性能时效）。根本原因：在使用过程中材料表面的四方氧化锆相变为单斜氧化锆，形成大量微裂纹，微裂纹贯通形成宏观裂纹，致使材料力学性能下降。由于强度衰退与Y2O3含量和t-晶粒尺寸有关，增加Y2O3含量或减小ZrO2粒径都可削弱强度衰退程度措施：（1）以CeO2和Y2O3共同作稳定剂，强化稳

6、定效果；    （2）将试样在Y2O3粉料中埋烧，是TZP材料表面有一层Y2O3-TZP保护层；    （3）惨入高弹性模量和高强度的Al2O3颗粒，抑制ZrO2相变。 6.对比Mg-PSZ和Y-TZP陶瓷的制备工艺，其显微结构、力学性能各有何特点？p/121（我的笔记记在121）答：（1）制备烧结温度：在Mg-PSZ立方固溶区，Y-TZP在四方或四方和立方的两相区交界附近烧结；（2）显微结构：Y-TZP多晶单相，细晶粒，致密度高。Mg-PSZ包含，mtc三相，粗晶粒，致密度低。（3）  力学性能：（介个自己看书也能归纳个大概吧

7、）7.ZTA陶瓷中常见的增韧机理有哪些，如何通过工艺进行控制？p/126答：增韧机理：应力诱导相变增韧和微裂纹增韧。工艺控制：ZrO2含量，颗粒尺寸和稳定剂含量。针对应力诱导相变增韧：1）氧化锆颗粒尺寸要细，稳定剂含量适中，在基体中呈弥散状分布。氧化锆含量超过一定限度，会出现颗粒聚集长大，t-ZrO2含量降低2）综合调节氧化锆粒度使其略低于临界粒径以及稳定剂含量，加上氧化铝的约束作用，使氧化锆以介稳四方相存在于基体中，在应力诱导下相变处于一触即发的状态，从理论上要求四方相全处在可相变状态。3）稳定剂太高，会出现t`（不可相变四方

8、相？）相或c相，它们对相变增韧毫无贡献。稳定剂太低，会出现m相而降低应力诱导相变增韧效果。针对微裂纹增韧：1）氧化锆粒径必须控制在大于自发相变的临界粒径d`C，而要小于自发形成微裂纹和出现宏观大裂纹的临界粒径d``C界即d`C