氧化鋯陶瓷增韌的方法有哪些?
2022-12-01(887)次瀏覽
眾所周知,氧化鋯陶瓷作為特種陶瓷材料,它在電子、航天、航空和核工業(yè)等高新技術(shù)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但是由于氧化鋯陶瓷材料的脆性,低可靠性和低重復(fù)性不足,嚴(yán)重影響了其應(yīng)用范圍。因此,我們只有改善氧化鋯陶瓷的斷裂韌性,實(shí)現(xiàn)材料強(qiáng)韌化,提高其可靠性和使用壽命,才能使氧化鋯陶瓷真正地成為一種廣泛應(yīng)用的新型材料。那么您知道氧化鋯陶瓷增韌的方法有哪些嗎?下面康柏工業(yè)陶瓷小編為您介紹:
氧化鋯陶瓷增韌的方法,如下:
1、自增韌
氧化鋯陶瓷由于柱狀晶的存在,在氧化鋯陶瓷斷裂過程中,會導(dǎo)致裂紋發(fā)生偏轉(zhuǎn),改變和增加了裂紋擴(kuò)展的路徑,從而鈍化裂紋增加了裂紋擴(kuò)展阻力,達(dá)到增韌的目的。
2、相變增韌
相變增韌是指亞穩(wěn)定四方相在裂紋尖端應(yīng)力場的作用下發(fā)生一相變,形成單斜相,產(chǎn)生體積膨脹,從而對氧化鋯陶瓷的裂紋形成壓應(yīng)力,阻礙裂紋擴(kuò)展,起到增韌的作用。此外,外界條件(如激光沖擊、疲勞斷裂韌性、低溫、晶粒尺寸和含量、臨界轉(zhuǎn)變能量等)對氧化鋯陶瓷相變增韌有很大的影響,如果相變產(chǎn)生大的應(yīng)力和體積變化,則產(chǎn)品容易斷裂,因此氧化鋯陶瓷在生產(chǎn)過程中,應(yīng)避免外界因素對氧化鋯陶瓷相變增韌的影響。
3、顆粒增韌
顆粒增韌是指用顆粒做增韌劑,添加入氧化鋯陶瓷的陶瓷粉體中,盡管效果不及晶須與纖維,但若顆粒種類、粒徑、含量和基體材料選擇得當(dāng),仍有一定的強(qiáng)韌效果。其優(yōu)點(diǎn)是簡便易行,增韌的同時(shí)會帶來高溫強(qiáng)度和高溫蠕變性能的改善。顆粒增韌的韌化機(jī)理主要有細(xì)化基體晶粒和裂紋轉(zhuǎn)向分叉等。
4、纖維增韌
纖維、晶須增韌原理是在緊靠裂紋尖端的晶體,由于變形而給裂紋表面加上了閉合應(yīng)力,抵消裂紋尖端的外應(yīng)力,鈍化裂紋擴(kuò)展,從而讓氧化鋯陶瓷起到了增韌作用;此外,裂紋擴(kuò)展時(shí),柱狀晶體的拔出時(shí)也要克服摩擦力,也會起到增韌的作用。
5、彌散韌化
彌散韌化主要是指四方相ZrO2顆粒對氧化鋯陶瓷的基體的韌化,除了相變韌化機(jī)制以外還有第二相質(zhì)點(diǎn)的彌散韌化機(jī)制。在裂紋進(jìn)行擴(kuò)展之前,首先得克服陶瓷本身的內(nèi)部殘余應(yīng)變能,從而達(dá)到增韌的目的。
6、復(fù)合增韌
復(fù)合增韌是指在氧化鋯陶瓷實(shí)際增韌過程中同時(shí)采用幾種增韌機(jī)理,從而提高氧化鋯陶瓷的增韌效果。在實(shí)際應(yīng)用過程中,根據(jù)所要制備氧化鋯陶瓷材料的不同性能,來選擇具體的增韌機(jī)理。
7、微裂紋增韌
微裂紋增韌是指在裂紋應(yīng)力尖端加入韌性材料,使其產(chǎn)生微裂紋,達(dá)到分散應(yīng)力的目的,減少裂紋前進(jìn)的動力,從而增加氧化鋯陶瓷材料的韌性。在材料發(fā)生相轉(zhuǎn)變時(shí),往往也會導(dǎo)致殘余應(yīng)變能效應(yīng)以及產(chǎn)生微裂紋。因此,相轉(zhuǎn)變增韌的效果是顯著的。
綜上所述,我們可以看出,氧化鋯陶瓷的增韌方法主要有自增韌、相變增韌、顆粒增韌、纖維增韌、彌散韌化、復(fù)合增韌、微裂紋增韌等7種方法,我們在進(jìn)行生產(chǎn)制造氧化鋯陶瓷的過程中,可以根據(jù)自身的實(shí)際需求來選擇合適的方法來進(jìn)行增韌氧化鋯陶瓷。
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