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  • 1 # 使用者4532147702961

    利用氧化鋯增韌補強玻璃陶瓷的機理主要是應力誘發相變增韌、裂紋偏轉增韌和微裂紋增韌。製備氧化鋯增韌玻璃陶瓷的方法有:熔融法、燒結法和溶膠—凝膠法。

    氧化鋯在玻璃陶瓷的熱處理過程中,首先析出,以t-ZrO2的形式存在。如果氧化鋯晶粒從高溫冷卻下來時,就能以穩定的ZrO2的形式儲存下來,並在基體中儲存了相變彈性壓應變能。當受到外力作用時,其體對氧化鋯壓抑作用鬆弛,ZrO2顆粒就發生四方到單斜的相轉變,並在機體中引起微裂紋,它吸收了裂紋擴充套件的能量,削弱或阻止了裂紋的擴充套件,達到增韌補強的目的。

    玻璃陶瓷基體中的氧化鋯有時起不了相變增韌作用,如果它不和基體發生化學反應,二者之間存在彈性模量及膨脹係數差異,那麼在基體和氧化鋯之間就產生區域性應力場。當擴充套件裂紋遇到這種區域性應力場或非開裂的氧化鋯顆粒時,將發生偏轉,偏轉的淨作用是減少裂紋擴充套件的動力,從而也能有效提高玻璃陶瓷的強度及韌性。

    如果t-ZrO2的顆粒尺寸大於自發相變的臨界尺寸,那麼玻璃陶瓷在冷卻到室溫時,t-ZrO2就會在基體中引發馬氏體相變並誘發出眾多微裂紋。在裂紋擴充套件過程中,其尖端區域形成的應力誘導相變導致了細小的微裂紋,這些裂紋都可以起到分散主裂紋尖端能量的作用,有效抑制了裂紋的擴充套件,提高了玻璃陶瓷的斷裂韌性。

    利用氧化鋯增韌補強玻璃陶瓷要求氧化鋯含量達到規定的百分含量。氧化鋯在矽酸鹽體中的溶解度不大,僅限於3~4wt%之間。即使在較高的溫度下,氧化鋯溶解度也不大。如在1700℃熔制的Y2O3-Al2O3-SiO2-ZrO2的溶解極限也僅為10wt%。採用熔融法制備玻璃陶瓷時,氧化鋯的含量不可能太高,並且提高熔化溫度,氧化鋯在玻璃陶瓷中的增韌效果又受到限制。有學者採用在配合料中引入P2O5以明顯增加氧化鋯在矽酸鹽熔體中的溶解度,有助提高氧化鋯的增韌特性。

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