Mg-PSZ陶瓷在不同环境温度下的摩擦磨损行为与机制研究

研究了氧化镁部分稳定氧化锆陶瓷（Ｍｇ－ＰＳＺ）在不同环境温度下的摩擦磨损行为与机制．结果表明：室温时，Ｍｇ－ＰＳＺ陶瓷的磨损机制主要是微观犁削和微观断裂；温度为２００ ℃时，陶瓷磨损表面形成的针（轴）状磨屑呈现“滚动轴承”效应，表现出最低的摩擦系数和磨损率；随着温度的进一步升高磨损率增大；４００ ℃以上时可使偶件的磨损率急剧上升，其磨损机制则转变为脆性断裂和晶粒剥落．

Mg-PSZ陶瓷热处理与四方析体马氏体相变温度关系的研究

采用带有液氮负温裝置的LK-02型高速淬火膨胀仪对已获得工业应用的、含10mol％MgO的Mg-PSZ陶瓷的热处理条件与其中t-ZrO_2的马氏体相变温度(M_4、M_6)及可相变t-ZrO_7析体量的关系进行了研究,认为:t-ZrO_2析体的粒径及其热处理过程中的应力应变状态是决定或影响马氏体相变温度高低和在应力诱导下可相变t-ZrO_2量的两个基本因素;采取1420℃和1100℃的综合热处理,与在1420℃或1100℃进行单一温度热处理相比,易于控制M、和M_4值,且能保证较高的可相变t-ZrO_7析体量,是优化Mg-PSZ结构和性能的一种值得进一步进行研究的热处理工艺。经1100℃、4b热处理的Mg-PSZ试样的“Δl-T”曲线的低温端未观察到明显的表征马氏体相变的膨胀效应。

少量掺杂Al_2O_3、SiO_2的Mg-PSZ陶瓷材料的液相烧结

通过在Mg PSZ陶瓷材料中少量掺杂Al2 O3或SiO2 ,可使材料在较低温度 (≤ 1 5 5 0℃ )下实现液相烧结 ,使材料的烧结温度大幅度降低。随Al2 O3、SiO2 掺杂量摩尔分数在 1 %～ 4%范围内增加 ,材料中m ZrO2 相组成增加 ,相应的烧结密度降低。所形成的镁铝尖晶石相多分布于ZrO2 晶粒间 ,而形成的镁橄榄石相多镶嵌于ZrO2 晶粒内。

Y_2O_3,CeO_2掺杂的Mg-PSZ陶瓷材料研究

采用传统的陶瓷工艺制备少量掺杂Ｙ２Ｏ３ ， ＣｅＯ２ 的ＭｇＰＳＺ 陶瓷， 材料在较低的温度（ ≤１５５０℃） 下烧结致密并实现了微晶化（ 晶粒尺寸～１０ μｍ） 。探讨了Ｙ２Ｏ３ ，ＣｅＯ２ 的复合稳定作用和１１００ ℃热处理过程对材料相组成、显微结构和力学性能的影响。经１１００ ℃适当时间热处理， Ｙ２Ｏ３ ，ＣｅＯ２ 的复合稳定作用有效抑制亚共析分解反应发生， 优化调整ｃＺｒＯ２ 晶粒中的ｔＺｒＯ２ 析出体成核长大过程。断裂特征为穿晶、沿晶兼有， 相变增韧和微裂纹增韧的协同效应使材料具有优良的力学性能。

共沉淀法制备Mg-PSZ粉末的工艺优化

采用氯离子检验、激光粒度分析、XRD等手段对共沉淀法制备Mg-PSZ粉末工艺中洗涤条件、煅烧温度及保温时间等工艺参数进行了实验比较。试验结果表明:采用稀氨水洗涤,洗涤次数越多,制得粉末的粒度越细小;煅烧可以基本除去残留的氯离子;球磨工艺可以明显去除前工序引起的团聚。获得最佳粒度的工艺参数是:煅烧温度800℃,保温时间2 h。

高性能Mg-PSZ陶瓷材料的研究与应用进展

氧化镁部分稳定氧化锆陶瓷(Mg-PSZ)具有优异的高温力学性能和抗老化性能,广泛应用于能源环保、冶金化工、机械电子、发动机及燃气轮机、石油开采等工业领域,也是氧化钇稳定四方多晶氧化锆(Y-TZP)及其他氧化锆陶瓷不可替代的重要结构陶瓷材料。从相图分析、ZrO2晶型转变到制备工艺对Mg-PSZ展开论述,重点阐述了Mg-PSZ的烧结过程及微观结构特征,同时对国际上知名的先进陶瓷企业的Mg-PSZ产品性能及应用进行综述,并介绍了国内Mg-PSZ应用发展状况。

ZnO对Mg-PSZ陶瓷细晶化和相组成的影响

在氧化镁部分稳定的氧化锆基质中加入不同含量的ZnO,研究烧结,热处理过程中Zn,Mg-PSZ显微结构和相组成的变化。结果表明:ZnO的加入使ZrO_2晶格发生畸变,降低了烧结温度,获得了具有细晶结构的更加致密的烧结体,同时降温过程中有大量的四方相析出并保留至室温。另外,ZnO的加入可细化晶粒,其含量可以调控四方析出体的形貌,随着氧化锌加入量的增加,晶粒内析出体粒径增大,其形状也逐渐由球形转变为具有特定晶向的各向异性。

CeO_2对Mg-PSZ陶瓷显微结构和相组成的影响

在氧化镁部分稳定氧化锆基质原料中加入不同含量的CeO2,研究烧结、热处理过程中(Ce,Mg)-PSZ显微结构和相组成的变化。结果表明:CeO2的加入可促进高温下Mg2+在固溶体中的扩散,避免MgO在晶界偏析,有利于晶界净化;随CeO2含量增加,烧结体中晶粒尺寸减小,四方析出体更为稳定,不规则形态的立方氧化锆晶粒和波浪式晶界明显增多。通过热处理,相邻立方晶粒中四方析出体相互交联,最终(Ce,Mg)-PSZ基体中的晶界消失,颗粒合并,析出体交联形成连续态网络结构。

镀钛膜与Mg-PSZ界面的研究

一、前言 陶瓷和金属所组成的复合材料具有高的机械强度。耐高温和能加工成精密尺寸的零件等优点,广泛应用于航空、航天、化工和原子能等工业领域。但由于这种复合材料存在着一直尚未解决好的界面问题,大大地限制了其应用范围。因此复合材料的界面研究受到了复合材料工作者的极大关注。 Mg—PSZ是一种高强度、高断裂韧性和耐高温的新型结构陶瓷。尤其是它具有大的热膨胀系数(8～9×10-6℃-1),接近于金属材料,故易于金属件接合,是先进发动机用的理想候选材料之一。金属钛是一种活性金属,具有良好的塑性,可以促进焊料对陶瓷表面的润湿。钛作为缓冲剂已经引起复合材料工作者的重视。由于尚未见到关于钛与Mg-PSZ复合之界面的具体描述,本工作主要研究在不同热处理温度条件下镀钛膜与Mg-PSZ之界面。 二、试验方法 Mg-PSZ陶瓷材料的制备方法是:将MgO含量为3.38wt％的MgO、ZrO2共沉淀粉末。

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。

Creep Deformation of Mg-PSZ under Compressive Loading

Mg-PSZ(magnesia-partially-stabilized zirconia)has been studied under compressive loading at room temperature.Mechanical strain was recorded continuously using strain gauges while the sample phase composition and microstructure has been recorded at regular intervals on the ENGIN-X pulsed-neutron facility at the Rutherford-Appleton Laboratory in Didcot,England.Diffraction pattern analysis has been accomplished using the GSAS II software.The observed mechanical strain is time dependent,and a correlation is established between the mechanical creep strain and the phase and microstructural changes observed.Deformation and associated microstructural changes have been observed for all applied loads but were most marked for the highest load which was-1,200 MPa.It is suggested that the ongoing deformation and microstructural changes after unloading the specimen,are on account of a stress within the sample.

Pr2O3掺杂对Mg-PSZ抗热震性能的影响

本文研究了Pr_2O_3元素掺杂对氧化镁部分稳定氧化锆(Mg-PSZ)抗热震性能的影响,并从抗热震参数/抗热震损伤参数与相组成两方面解释了不同掺杂量对其抗热震性能的影响机理,结果表明:掺入Pr_2O_3导致Mg-PSZ的抗热震参数与抗热震损伤参数变化且增加了单斜相的含量,细化晶粒使得Mg-PSZ的热震性能得到改善。

热处理条件对 Mg-PSZ 陶瓷抗热震性能影响的研究

采用10mol%Mg-ZrO_2工业原料制备 Mg-PSZ 材料,系统地研究了 MgO-PSZ 材料的抗热震性。认为经1300℃热处理是表面增强机理,探讨1300℃热处理对抗热下震性的影响以及出现ΔT_(c1)和ΔT_(c2)的原因。分析了1100℃热处理所生成的δ-相(Mg_2Zr_5O_(12)),是影响材料抗热震性的主要原因。解释了1420℃热处理条件下材料受热冲击后的断裂韧性的变化。对于 Mg-PSZ 材料,通过热处理条件来改善材料的韧性,提高材料的抗热震损伤因数,减少其所受的热冲击损伤,从而提高增韧材料的抗热震性能。

钢水测氧过程锆管温度场的有限元分析

采用ANSYS软件对钢水测氧过程中测头插入钢水10 s瞬间锆管热传导过程进行模拟分析。结果表明,模拟锆管达到稳定温度的时间与实测得的温度/电动势曲线的响应时间基本相符。对不同壁厚和内径的锆管插入钢水后温度达到稳定的时间进行比较,得出厚度、内径与锆管管头、管壁内温度达到稳定时间之间的相关关系。

保温时间对氧化锆固体电解质相组成的影响

为了解决高温熔体×10^(-6)级氧含量的测量问题,采用等静压成型的方法,研究保温时间对氧化锆固体电解质相组成的影响。结果表明:在相同烧成温度下,保温时间愈长,c-ZrO_2和t-ZrO_2含量愈大;在相同热处理温度下,保温时间愈长,m-ZrO_2含量愈大;而适量细小单斜相的形成有利于材料抗热震性的提高;通过优化热工艺参数可制得抗热震性好、氧电势稳定、响应时间短的Mg-PSZ固体电解质。

氧化锆质定径水口在使用温度下矿物组成分析

为研究连铸用氧化锆质定径水口在使用温度下矿物组成和微观结构,对以氧化镁部分稳定氧化锆(Mg-PSZ)为原料制备的定径水口产品进行模拟实验研究。实验条件为:模拟浇钢使用条件试样在1540℃×5 h后水淬冷却,模拟翻包后自然冷却条件试样在1540℃×5 h后随炉冷却。借助X-ray荧光分析仪、X-ray衍射仪、扫描电子显微镜对试样的矿物组成及显微结构进行表征。研究结果表明:以Mg-PSZ制备的氧化锆质定径水口产品在1540℃浇钢温度下矿物相以立方相为主,在翻包自然冷却过程中,缓慢的冷却速率导致部分立方相转变为单斜相,矿物相以单斜相氧化锆为主。氧化锆质定径水口产品在高温使用环境中结构均匀,平均颗粒尺寸10μm,而翻包自然冷却后,由于缓慢的冷却速率,定径水口产品中稳定剂脱溶,导致立方相转变为单斜相氧化锆,平均颗粒尺寸7μm。即通过翻包自然冷却后所取试样的研究结果不能代表氧化锆质定径水口在中间包浇注过程中实际使用状态。

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。

(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。