【摘 要】
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脆性是陶瓷材料的致命弱点。只有改善陶瓷材料的韧性,才能使其在工程领域得到广泛应用。 本论文是以氧化锆(ZrO2)复合陶瓷的制备、表征和性能分析为主要研究内容。探寻制备Zr
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脆性是陶瓷材料的致命弱点。只有改善陶瓷材料的韧性,才能使其在工程领域得到广泛应用。 本论文是以氧化锆(ZrO2)复合陶瓷的制备、表征和性能分析为主要研究内容。探寻制备ZrO2复合陶瓷材料的最佳工艺,以提高ZrO2复合陶瓷的强度和韧性。 本论文主要研究工作如下: 1.以ZrOCl2·8H2O、YCl3·7H2O为主要原料,C6H12N4为沉淀剂,采用均匀沉淀法制备(m)Y-ZrO2纳米粉体;利用制备的3Y-ZrO2粉体烧结成3Y-ZrO2陶瓷材料。通过XRD、TEM、SEM、DTA等仪器对粉体及陶瓷材料进行了分析与表征。研究了Y2O3含量对ZrO2物相的影响,煅烧温度对粉体粒径的影响,烧结温度对3Y-ZrO2陶瓷材料性能的影响。结果表明:Y2O3含量达到2mol%时,粉体中的ZrO2是以四方相形式存在;3Y-ZrO2粉体的最佳煅烧温度是500℃,此时粒径约25nm,但随着煅烧温度升高ZrO2晶体容易粗化;在1400℃(2h)烧结的3Y-ZrO2陶瓷材料,密度高达6.05g·cm-3,相对致密性99.2%;此时3Y-ZrO2陶瓷材料的弯曲强度700~1100MPa,硬度9~12GPa。 2.以ZrOCl2·8H2O、Al(NO3)3·9H2O、YCl3·7H2O、TiCl4及LaCl3为主要原料,C6H12N4做沉淀剂,采用均匀共沉淀法制备ZrO2复合粉体;利用制备的复合粉体烧结成ZrO2复合陶瓷材料。通过XRD、SEM等仪器对粉体及陶瓷材料进行了分析与表征。研究了Al2O3含量、烧结条件及添加剂对ZrO2复合陶瓷性能的影响。结果表明:添加21wt%Al2O3的复合粉体在1400℃(2h)常压烧结制备的ZrO2基复合陶瓷材料性能较好,陶瓷材料的密度达到5.41g·cm-3、相对致密性98.3%;陶瓷材料的弯曲强度、断裂韧性、硬度分别达到700~1200MPa、7~11MPa·m1/2、11~14GPa。 3.以m-ZrO2、α-Al2O3、Y2O3、TiO2及La2O3为主要原料,利用悬浮液与超声分散混合方式,球磨法制备ZrO2复合粉体;采用改进两步烧结法制备ZrO2复合陶瓷材料。通过XRD、SEM等仪器对陶瓷材料进行了分析与表征。研究了Al2O3含量、烧结工艺对ZrO2复合陶瓷的影响。结果表明:在T11450℃(5min)、T21300℃(30h)两步烧结法烧成,添加21wt%Al2O3的ZrO2基复合陶瓷材料性能较好,陶瓷材料的密度达到5.39g·cm-3、相对致密性98%;陶瓷材料弯曲强度、断裂韧性、硬度分别达到780~1100MPa、7~11MPa·m1/2、11~14GPa。
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