(Y,Mg)-PSZ材料的微晶化设计、制备与表征

通过化学包裹-共沉淀工艺制备MgO,Y2O3复合稳定、硬质相颗粒(Al2O3,MgAl2O4)均匀包裹的氧化锆基超细陶瓷粉体。经干压、等静压成型,在小于或等于1550℃下烧结致密并实现了PSZ材料的微晶化。借助XRD,SEM,TEM,EDAX等手段研究了材料的微观结构、物相组成与宏观力学性能间的关系,结果表明:(1)通过MgO,Y2O3的复合稳定和硬质相颗粒相(Al2O3,MgAl2O4)的晶界钉扎,在较低烧结温度(小于或等于1550℃)下制备了复相PSZ陶瓷,晶粒尺寸控制在10μm左右;(2)经1100℃下适时热处理,所制备的复相PSZ陶瓷表现出PSZ增韧材料所特有的优良力学性能和结构特征;(3)引入Al2O3,MgAl2O4等硬质颗粒相,即细化晶粒、强化晶界的同时,又利用其颗粒增韧和微裂纹增韧等机制以提高材料的中、高温力学性能。

(MgO·Y_2O_3)稳定ZrO_2的研究

本研究在ＭｇＯ－ ＰＳＺ 基础上引入Ｙ２Ｏ３ 共同稳定ＺｒＯ２ ，采用溶胶—凝胶法制得ＭｇＯ－ Ｙ２Ｏ３ － ＺｒＯ２ 超微细粉，经成型、烧结制得（ Ｍｇ、Ｙ） —ＰＳＺ 陶瓷材料。经性能及微观结构测试，结果表明用此法制得的材料，其烧结温度从１６００ ℃降至１４５０ ℃，晶粒尺寸减小至１ ～２μｍ ，抗弯强度及断裂韧性明显提高。

湿化学法制备微晶（Y，Mg）－PSZ／MgAl_2O_4陶瓷的研究

研究了用湿化学法制备Ｙ_２Ｏ_３－ＭｇＯ－ＺｒＯ_２－Ａｌ_２Ｏ_３四元系超细粉末的工艺技术，探讨了包裹沉淀和包裹沉淀－乙酸镁混合两种制备工艺及组成对微晶ＰＳＺ材料结构、性能的影响。经１１００℃适当时间的热处理获得了在ｃ－ＺｒＯ_２中具有ｔ－ＺｒＯ_２梭形析出体的微晶ＰＳＺ复相陶瓷，其室温强度达８００ＭＰａ，断裂韧性在１４ＭＰａ·ｍ１／２左右，１０００℃下高温强度可达４５８ＭＰａ。

细晶(Y/Ce,Mg)-PSZ/MgAl_2O_4陶瓷制备工艺及性能的研究

在化学共沉淀法制备细晶PSZ陶瓷的基础上，用工业ZrO2作原料，以MgO、Y2O3、CeO2及α-Al2O3作为复合稳定剂及添加剂，采用机械球磨混合法，并在制备过程中部分用去离子水代替乙醇作为球磨介质，探讨了水磨混合法制备粉料的可行性．实验结果表明：在较低的固溶烧结温度（1550℃）下，经1100℃适当时间热处理，亦可制备出具有较好力学性能的细晶PSZ陶瓷材料，其室温强度约700MPa，断裂韧性在15MPa·m1／2左右；在（180℃，1MPa）水热条件下，采用CeO2作复合稳定剂的PSZ陶瓷材料要比Y2O3复合稳定的PSZ材料更具良好的抗水化性．

Y_2O_3和MgO部分稳定ZrO_2陶瓷热稳定性和低温烧结研究

本文研究了Ｙ２Ｏ３、ＭｇＯ含量对Ｙ、Ｍｇ－ＰＳＺ材料性能的影响。发现由于Ｙ２Ｏ３的加入、ＭｇＯ含量的提高可使Ｍｇ－ＰＳＺ的烧成温度由原来的１７００℃降低到１６００℃。与此同时材料的热稳定性也得到了较大的改善。

Al_2O_3掺杂对微晶(Y,Mg)-PSZ材料性能的影响

本文研究了不同Ａｌ２Ｏ３含量掺杂对微晶（Ｙ，Ｍｇ）－ＰＳＺ材料的烧结性、晶粒尺寸及力学性能的影响。实验结果表明：（１）少量掺杂Ａｌ２Ｏ３对材料上述性能有明显影响。Ａｌ２Ｏ３既可抑制晶粒长大，又使常温力学性能有所改善。（２）过量添加Ａｌ２Ｏ３在抑制晶粒长大的同时，也阻碍了烧结致密化，但对材料高温力学性能有明显改善。

细晶(Mg,Y)-PSZ陶瓷在热蒸汽条件下的腐蚀行为

研究了细晶（Ｍｇ，Ｙ）ＰＳＺ陶瓷在１７５℃（１．２ＭＰａ）热蒸汽环境下的腐蚀行为。研究发现，细晶（Ｍｇ，Ｙ）ＰＳＺ陶瓷不仅比３ＹＴＺＰ陶瓷具有良好的抗水热腐蚀能力，而且也比ＭｇＰＳＺ陶瓷具有更高的常温抗弯强度。相变激活能的计算结果表明，热蒸汽环境下，（Ｍｇ，Ｙ）ＰＳＺ陶瓷具有与ＹＴＺＰ及ＣｅＡＺＰ陶瓷相近的相变激活能，进一步说明水分子与ＺｒＯＺｒ键相互作用大幅度降低了材料的相变激活能是相变增韧氧化锆陶瓷低温环境性能恶化的主要原因之一。

添加剂Y_2O_3对Mg-PSZ显微结构及力学性能的影响

研究了添加Ｙ２Ｏ３对ＭｇＰＳＺ显微结构及力学性能的影响。结果表明，ＭｇＰＳＺ中引入Ｙ２Ｏ３有利于降低烧结温度，促进立方化完全，但烧结体的力学性能有所降低。在１４００℃下热处理，（Ｍｇ，Ｙ）ＰＳＺ材料与ＭｇＰＳＺ一样发生ｃＺｒＯ２→ｔＺｒＯ２的析出过程，析出纺锤状四方ＺｒＯ２晶体。１４００℃热处理１０ｈ获得最大抗弯强度达６４８ＭＰａ，断裂韧性Ｋ１ｃ为８．３ＭＰａ·ｍ１／２。Ｙ２Ｏ３的加入使获得优异力学性能的热处理范围变宽，因而工艺上容易控制。但Ｙ２Ｏ３加入过多使析出困难。最佳加入量为１．０％（摩尔百分数）。Ｙ２Ｏ３的加入还使材料的Ｗｅｉｂｕｌ模数增高至１８．４６，表明（Ｍｇ，Ｙ）ＰＳＺ经热处理后能消除内部缺陷，使材料可靠性提高。

Study on Mg PSZ Ceramics Doped with Y_2O_3 and CeO_2

Mg PSZ ceramics doped with Y 2O 3 and CeO 2 was prepared using traditional processing method. The fine grain PSZ ceramics( d c10 μm) sintered at low temperature(1550 ℃) was obtained by means of composition design. The effects of co stabilization of Y 2O 3, CeO 2 and annealing at 1100 ℃ on material composition, microstructure and mechanical properties were studied. The results show that Y 2O 3 and CeO 2 during annealing at 1100 ℃ can inhibit subeutectoid decomposition reaction effectively, and optimize nucleation and growth of t ZrO 2 precipitates in c ZrO 2 matrix phase. The materials show transgranular and intergranular fracture characteristics, and exhibit better mechanical properties owing to the cooperative effect of stress induced transformation toughening and microcrack toughening.

氧化锆质定径水口用后矿物组成变化分析

采用XRD及SEM分析技术,对以MgO、Y2O3复合稳定氧化锆(Mg,Y-PSZ)为原料制备的定径水口使用后的矿物组成以及显微结构进行分层对比分析。研究结果表明:用后定径水口原砖层、过渡层、变质层之间单斜相与立方相的X射线衍射峰强度不同,使用过程中水口上述三个层之间结构以及矿物组成存在差异,结构和矿物组成的差异导致水口内部产生结构应力而加速破裂损毁。