MgO-CeO2-Y2O3改性ZrO2-Al2O3复相陶瓷性能研究
摘 要
氧化铝陶瓷是目前世界上生产量最大、应用面最广的工业陶瓷材料，具有十分诱人的应用前景。但是,由于它具有高脆性和均匀性差等致命弱点,影响了陶瓷零部件的工作可靠性和使用安全性,因此,提高氧化铝陶瓷的韧性是亟待解决的重要问题。
本文在ZrO2陶瓷增韧Al2O3陶瓷的基础上，研究不同含量MgO、CeO2、Y2O3对ZrO2陶瓷增韧性能的影响，并在此基础上研究Y离子稳定ZrO2相变增韧Al2O3陶瓷。结果得出：添加部分MgO后陶瓷体积密度得到了提高，随着MgO添加量的增加，陶瓷的体积密度出现了先增大后减小的趋势；CeO2的添加能够有效提高ZrO2陶瓷的烧结性能，随着CeO2添加量的增加，陶瓷的体积密度逐渐增大。CeO2虽然能细化ZrO2的陶瓷晶粒大小、促进陶瓷的致密化，却不能消除陶瓷中的裂纹；添加适量的Y2O3可以有效提高ZrO2陶瓷的烧结性能，随着Y2O3含量的增加，ZrO2陶瓷的体积密度呈现先增加后减小的趋势；采用 Y2O3 作稳定剂, 且当 ZrO2 含量较小 ( <20%) , 有助于提高 ZTA 陶瓷的致密度；随着3Y-ZrO2添加量的增加，陶瓷的晶粒逐渐细化。
关键词：添加剂 氧化锆 增韧 氧化铝 陶瓷
目 录
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英文摘要 ii
目录 iii
第一章 概述 1
1.1 氧化铝陶瓷 1
1.2 氧化铝陶瓷增韧技术 1
1.3 ZrO2陶瓷结构及增韧机理 3
1.3.1 ZrO2陶瓷的相结构与转变 3
1.3.2 ZrO2增韧机制 4
1.4 各种添加剂对ZrO2性能的影响 4
1.4.1 MgO对ZrO2性能的影响 4
1.4.2 CeO2对ZrO2性能的影响 5
1.4.3 Y2O3对ZrO2性能的影响 5
1.5 氧化锆增韧氧化铝陶瓷材料的研究进展 6
1.6 立题依据和研究内容 6
1.6.1 立题依据 6
1.6.2 研究内容 6
第二章 实验与测试过程 7
2.1 Mg-ZrO2陶瓷的配方及制备过程 8
2.2 Ce-ZrO2陶瓷的配方及制备过程 9
2.3 Y2O3-ZrO2陶瓷的配方及制备过程 9
2.4 3Y-ZrO2/Al2O3复相陶瓷的配方及制备过程 10
第三章 结果分析 12
3.1 Mg-ZrO2陶瓷的烧结性能 12
3.1.1 Mg-ZrO2陶瓷烧结后的体积密度 12
3.1.2 Mg-ZrO2陶瓷烧结后的扫描电镜 13
3.2 Ce-ZrO2陶瓷的烧结性能 15
3.2.1 Ce-ZrO2陶瓷烧结后的体积密度 15
3.2.2 Ce-ZrO2陶瓷烧结后的扫描电镜 16
3.3 Y2O3-ZrO2陶瓷的烧结性能 17
3.3.1 Y2O3-ZrO2陶瓷烧结后的体积密度 17
3.3.2 Y2O3-ZrO2陶瓷烧结后的扫描电镜 18
3.4 3Y-ZrO2/Al2O3复相陶瓷的烧结性能 18
3.4.1 3Y-ZrO2/Al2O3复相烧结后的体积密度 18
3.4.2 3Y-ZrO2/Al2O3复相烧结后的扫描电镜 19
第四章 结论 21
致谢 22
参考文献 23
