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1、无机091—毕磊—氧化锆陶瓷基复合材料.内容提要：氧化锆陶瓷的特点、性能及种类氧化锆陶瓷增韧的机理氧化锆陶瓷复合材料的应用氧化锆陶瓷的特点、性能特点：纯ZrO2为白色，含杂质时呈黄色或灰色，添加显色剂还可显示各种其它颜色。纯氧化锆的分子量123.22，理论密度是5.89g/cm3，熔点为2715℃。性能：化学性能稳定，除硫酸和氢氟酸外，对酸碱及碱熔体、玻璃熔体和熔融金属具有很好的稳定性。热导率低、热稳定性好及高温蠕变小是氧化锆陶瓷的最主要特征。纯二氧化锆陶瓷致密烧结体变形温度高达2400～2500℃，一般纯工业二氧化锆生产的制品蠕变温度也达2200℃。具有极好
2、的耐磨性，与三氧化二铝陶瓷相比，其磨损率为0：15。氧化锆陶瓷增韧的机理1.应力诱发相变增韧如果四方相氧化锆的晶粒足够细,或者基体对其束缚力足够大,冷却过程中四方相→单斜相的相变就可受到抑制,四方相可稳定地保留到室温。当裂纹受到外应力作用扩展时,裂纹前端形成较大的张应力,使基体对四方相的约束力得到松弛,四方相相变为单斜相。此时相变就产生3～5%的体积膨胀和1～7%的剪切应变,并对基体产生压应变,使裂纹扩展受阻、主裂纹延伸需要的能量增加。即在裂纹尖端应力场的作用下,氧化锆晶粒发生马氏体相变,吸收了能量,提高了断裂能,从而提高了断裂韧性。图1为应力诱导相变示意图。
3、2.微裂纹增韧陶瓷材料中,由于存在局部残余应力,在烧结体中有一定数量的微裂纹。这些微裂纹降低了作用区的弹性模量,受外力作用时微裂纹以亚临界裂纹缓慢扩展,释放主裂纹尖端的部分应变能,增加了由裂纹扩展面积增加所产生的总表面能主裂纹进一步扩展所需的能量,有效地抑制了裂纹扩展,提高了断裂韧性,如图2所示。3.裂纹的弯曲和偏转增韧裂纹的弯曲和偏转增韧的机理为: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的扩展受到阻碍时,裂纹会弯曲绕过障碍物继续在同一平面内前进。裂纹也可
4、能会偏转,试图完全避开障碍。在氧化锆增韧陶瓷中,这两种情况可同时发生。裂纹的弯曲、偏转增韧机理认增韧效果与温度无关,但如果残余应力来自于热膨胀系数失配,那么就会受到温度的影响。对氧化锆增韧陶瓷,裂纹的偏转通常发生在相变了的单斜相氧化锆颗粒周围。4.表面强化增韧表面强化增韧陶瓷材料的断裂往往是从表面拉应力超过断裂应力开始的。由于ZrO2陶瓷烧结体表面存在基体的约束较少,t-ZrO2容易转变为m-ZrO2,而内部t-ZrO2由于受基体各方向的压力保持亚稳定状态。因此表面的m-ZrO2比内部的多,而转变产生的体积膨胀使材料表面产生残余的压应力,可以抵消一部分外加的拉
5、应力,从而造成表面强化增韧。氧化锆陶瓷复合材料的应用在结构陶瓷方面由于氧化锆陶瓷具有高韧性、高抗弯强度和高耐磨性，优异的隔热性能，热膨胀系数接近于钢等优点，因此被广泛应用于结构陶瓷领域。主要有:Y-TZP磨球、分散和研磨介质、喷嘴、球阀球座、氧化锆模具、微型风扇轴心、光纤插针、光纤套筒、拉丝模和切割工具、耐磨刀具、表壳及表带、高尔夫球的轻型击球棒及其它室温耐磨零器件等。氧化锆磨介砂磨机专用系列耐磨配件氧化锆陶瓷刀在功能陶瓷方面其优异的耐高温性能作为感应加热管、耐火材料、发热元件使用。氧化锆陶瓷具有敏感的电性能参数，主要应用于氧传感器、固体氧化物燃料电池和高温发
6、热体等领域。Zr02具有较高的折射率，在超细的氧化锆粉末中添加一定的着色元素(V205,Mo03,Fe203等)，可将它制成多彩的半透明多晶Zr02材料，像天然宝石一样闪烁着绚丽多彩的光芒，可制成各种装饰品。另外，氧化锆在热障涂层、催化剂载体、医疗、保健、耐火材料、纺织等领域正得到广泛应用。加工完成的氧化锆全瓷冠二氧化锆全瓷牙，是目前烤瓷牙中比较高档的。它由电脑辅助制作，材料对人体无刺激，生物相容性很好，对人体不会产生什么不良反应。“氧化锆基陶瓷内螺旋轴衬”在污水处理设备上替代硬质合金材料应用，具有比硬质合金材料更耐腐蚀、更耐磨、不生锈、使用寿命长、设备效率大
7、幅度提高的特点。“氧化锆复相陶瓷外螺旋轴套”是用于火力发电和燃油锅炉等离子点火器配套产品，可以实现煤粉锅炉无油点火和稳定燃烧，大幅度节省能源，具有可观的经济效益和巨大的社会效益。氧化锆陶瓷基复合材料是一类新型结构陶瓷材料，与普通氧化锆相比除保持高强度和高韧性外，其硬度、耐磨性、耐热性都有显著提高。以瓷代钢已在信息电子、冶金、机械、石油化工、航空航天、生命科学等领域广泛应用。氧化锆陶瓷基复合材料发展现状谢谢欣赏IE七大手法陈书娥03/13’08什么是IE?IE是IndustrialEngineering（工业工程）IE是：“实践规划，设计，实施与管理生产和服务（
8、保证功能，可靠性，可维修性，日程计划与
