铁包覆氧化锆增韧氧化铝颗粒增强高铬铸铁复合材料的冲击性能

采用铸渗工艺制备了铁包覆和无铁包覆氧化锆增韧氧化铝颗粒(ZTAp)增强高铬铸铁复合材料,对比研究了不同复合材料的微观形貌、微区成分和冲击性能。结果表明:无铁包覆ZTAp增强高铬铸铁复合材料中ZTAp与高铬铸铁间存在界面间隙,在制样中ZTAp发生脱落;铁包覆ZTAp增强高铬铸铁复合材料中的ZTAp嵌在高铬铸铁中,界面处无空洞、脱黏和分层等明显缺陷,且形成连续的厚度在15~30μm的界面层,可以提升界面结合性能;铁包覆ZTAp增强高铬铸铁复合材料的冲击韧度(2.1 J·cm^(-2))提升至无铁包覆时(0.5 J·cm^(-2))的4.2倍,失效方式由拔出失效转变为颗粒断裂失效,基体区断裂机制为准解理性断裂,界面层局部存在韧窝、撕裂棱等断裂特征。

氧化锆增韧氧化铝陶瓷悬浮体的流变性能

通过ζ电位、流变特性等测试,研究了分散剂添加量、固相体积分数、粉体组成及研磨时间对氧化锆增韧氧化铝(zirconia toughened alumina,ZTA)陶瓷悬浮体流变性能的影响。实验发现:在0～200s-1的剪切区,不同条件下测得的流变曲线均可用Casson模型进行拟合,拟 合出的Casson屈服应力τc可较好地反映悬浮体的稳定性。实验结果表明:当pH值在9.0左右,分散剂添加质量分数(下同)为0.90%时, ZTA(20%ZrO2)悬浮体的τc值较低,悬浮体的τc值随固相体积分数和ZrO2含量增加而增加,当ZrO2含量较高时,适当调整分散剂添加量,仍 可制备稳定性较好的悬浮体。在所实验条件下,研磨4h的悬浮体的τc值最低。

浆料的固相含量对注凝成型氧化锆增韧氧化铝陶瓷的影响

研究了浆料的固相体积分数对注凝成型氧化锆增韧氧化铝(zirconia toughenedalumina,ZTA)生坯和烧结样品物理力学性能的影响。实验所用Al2O3和ZrO2的质量比为80∶20。用压汞法分析了生坯的孔结构,结果表明:高固相体积分数浆料制备的生坯孔结构呈双峰分布。SEM和XRD研究显示了高固相体积分数浆料制备的烧结体具有结构致密、ZrO2分布均匀和tZrO2含量高等特点。采用55%固相体积分数的桨料制备的坯体,经1600℃烧结2h后,ZTA样品的抗弯强度和断裂韧性分别达631.5MPa和7.64MPa·m1/2。

纳米氧化锆的含量对纳米氧化锆增韧氧化铝陶瓷力学性能和显微结构的影响

目的探讨纳米氧化锆的含量对纳米氧化锆增韧氧化铝陶瓷力学性能和显微结构的影响。方法将纳米氧化锆、氧化铝、复合添加剂等粉料与一定比例的醇—水混合后,球磨制备浆液,采用离心渗透注浆法成坯,在1450℃下烧结8h。烧结体打磨抛光后,测试其物理性能和力学性能。通过扫描电镜观察烧结体表面和断面的微观结构。结果不同实验组的三点抗弯曲强度、维氏硬度的差异均有统计学意义(P<0.01);20%氧化锆组的断裂韧性与另外两组差异有统计学意义(P<0.05),10%氧化锆组和30%氧化锆组间的断裂韧性差异没有统计学意义(P<0.05)。当纳米氧化锆含量为20%时,其力学性能显著高于10%及30%组,三点抗弯曲强度为(433±19)MPa,断裂韧性达(7.50±0.56)MPa·m1/2。显微结构观察到内晶—晶界复合型结构、晶间及穿晶断裂。结论内晶—晶界复合型结构具有强烈的增韧效果,可提高陶瓷的强度和韧性。纳米氧化锆含量为20%时,具有较好的增韧效果,适合口腔修复材料。

MgO和TiO_2烧结助剂对凝胶注模成型氧化锆增韧氧化铝陶瓷性能的影响

目的探讨加入氧化锆增韧氧化铝(ZTA)基体粉体质量分数5%的烧结助剂对凝胶注模成型工艺制备牙科ZTA纳米复合陶瓷烧结性能和力学性能的影响。方法将微米氧化铝和纳米氧化锆按质量比4∶1配置体积分数为55%的浆料,同时加入基体粉体质量分数5%的烧结助剂MgO、TiO2,按二者比例的不同分0、1、2、3、4号组。各组凝胶注模成型后,分别在1150、1200、1300、1400、1450、1500、1600℃下保温2h,冷却后取出抛光,测其三点抗弯强度、线收缩率、相对密度,扫描电镜观察其断面形态。结果添加1%MgO和4%TiO2烧结助剂组(1号组)具有最高的抗弯强度,1600℃保温2h后达(401.78±19.50)MPa,高于0号组(380.64±44.50)MPa。MgO含量为基体粉体质量分数2%及以上时,对烧结致密后陶瓷的抗弯强度起降低作用,均比0号组低。MgO含量高于2%及以上,含烧结助剂各组相对密度升高的速率没有明显的区别。烧结温度高于1200℃后各组均出现明显的收缩,且含烧结助剂组均高于0号组。结论含1%MgO和4%TiO2烧结助剂的ZTA纳米复合陶瓷具有最佳的力学性能。MgO含量为基体粉体质量分数2%及以上时,对ZTA纳米复合陶瓷相对密度速率的提高没有明显的作用,且对ZTA纳米复合陶瓷的力学性能起降低作用。

氧化锆增韧氧化铝在酸碱介质中的摩擦学特性

研究了氧化铝(F99.7)对氧化锆增韧氧化铝(ZTA)摩擦副在盐酸、氢氧化钠介质中的摩擦学特性。用扫描电子显微镜(SEM)观察了磨损表面形貌。结果表明,该摩擦副在盐酸中的摩擦因数比在氢氧化钠中的小;但线磨损总量则相反,在盐酸中的线磨损总量要比在氢氧化钠中的大。磨损产生的原因可能是由于基体材料和介质之间发生摩擦化学反应而引起的。

氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷制备工艺的研究进展

氧化锆增韧氧化铝(ZTA)陶瓷在工业生产中的应用非常广泛,其制备工艺尤为重要。文章综述了国内外关于ZTA陶瓷制备工艺的研究进展,以期为ZTA陶瓷的应用提供参考。

增韧氧化铝陶瓷的层裂强度及压缩损伤研究

采用一级轻气炮对增韧ZTA 95/10陶瓷进行一维应变冲击压缩,通过激光干涉测速技术测量样品的自由面速度剖面,计算经过冲击压缩后残余的层裂强度,分析了其与加载应力的关系,并与未增韧的AD95陶瓷进行了对比,讨论了冲击压缩损伤程度随加载应力的变化关系以及增韧效果.结果表明:加载应力在其雨贡纽弹性极限σHEL(约4.1GPa)以下,ZTA 95/10陶瓷的层裂强度基本稳定,平均值为0.39GPa,材料未发生压缩损伤;超过σHEL,层裂强度逐渐降低,开始发生压缩损伤;层裂强度在1.5倍σHEL附近降低到0,表明压缩损伤程度比较严重.与AD95陶瓷相比,加载应力在3.7GPa(AD95陶瓷的冲击压缩损伤阈值应力)以下,两种陶瓷的层裂强度基本相当;加载应力进一步增大,AD95陶瓷的层裂强度快速降低,而增韧后的ZTA 95/10陶瓷的层裂强度下降并不明显,表明ZTA 95/10陶瓷的压缩损伤程度远小于AD95陶瓷,这在一定程度上体现了增韧效果.

烧结温度对牙科氧化锆增韧氧化铝陶瓷力学性能的影响

目的 :研究烧结温度对凝胶注模成型牙科氧化锆增韧氧化铝(zirconia toughened alumina,ZTA)陶瓷力学性能的影响。方法:经凝胶注模成型工艺制备的ZTA陶瓷坯体,分别烧结至1100、1200、1250、1300、1400℃,测定不同烧结温度组试件的三点抗弯强度、断裂韧性、维氏硬度,计算脆性指数;用扫描电镜观察三点弯曲试验后试件断面的显微形貌。采用SPSS 19.0软件包对数据进行统计学分析。结果:在1100~1400℃范围内,ZTA的三点抗弯强度、断裂韧性和维氏硬度均随着烧结温度的升高而增大;脆性指数的最小、最大值分别见于1200℃和1400℃温度组(P<0.05),为(0.74±0.16)μm^(-1/2)和(2.76±0.14)μm^(-1/2),两者的抗弯强度分别为(46.89±3.24)MPa和(349.64±54.72)MPa。结论 :凝胶注模成型的ZTA陶瓷在合适的烧结温度(1200℃)下具有较佳的可加工性能及一定的机械强度,初步满足临床牙科陶瓷加工的需求。

喷雾干燥法制备氧化锆增韧氧化铝陶瓷粉体

以ZrOCl_2和Al(NO_3)_3为主要原料,Y(NO_3)_3为稳定剂,配制成溶液,采用喷雾干燥法制备氧化锆增韧氧化铝超微细粉体。在不同温度下,采用马弗炉对超细粉体进行煅烧处理。通过XRD、SEM表征方法研究Al_2O_3包裹ZrO_2复合粉末常压煅烧反应特性。结果表明:在1200℃煅烧条件下,易获得超细粉体Al_2O_3和ZrO_2晶粒的球状颗粒,且Y(NO_3)_3能保持ZrO_2四方相冷却至室温而未转变为单斜相。

氧化锆增韧氧化铝陶瓷复合粉体的研究进展

综述了氧化锆 /氧化铝增韧复合陶瓷的增韧机制。

烧结温度对牙科氧化锆增韧氧化铝陶瓷力学性能及微观结构的影响

目的探讨烧结温度对牙科氧化锆增韧氧化铝(ZTA)陶瓷的力学性能及微观结构的影响。方法在不同烧结温度下(1100℃、1200℃、1350℃、1450℃、1550℃)制备牙科ZTA陶瓷,在烧结完成后测定不同烧结温度下ZTA陶瓷硬度、脆性、线收缩率,并观察微观结构的变化。结果随着烧结温度的升高,ZTA陶瓷的硬度、脆性及线收缩率逐渐升高,且比较各温度间ZTA陶瓷的硬度、脆性及线收缩率,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论不同烧结温度对ZTA陶瓷脆性、硬度、线收缩率及微观结构的影响不同,当烧结温度在1350℃的条件下时,ZTA陶瓷的上述性能处于最佳状态。

钎焊氧化锆增韧氧化铝陶瓷的组织与性能研究

采用纯银基钎料,在空气条件下对氧化锆增韧氧化铝陶瓷进行钎焊。以钎焊温度和保温时间为主要工艺参数,采用控制变量法进行试验,研究工艺参数对钎焊接头组织与性能的影响。研究结果表明,钎焊温度升高会使反应剧烈,保温时间延长会使反应程度加深,钎焊温度升高与保温时间延长在一定范围内均有利于提升钎焊接头的剪切强度。

添加氧化镁协同氧化锆增韧氧化铝的新方法

本发明公布了一种氧化锆增韧氧化铝的新方法。具体步骤：1）将具有稳定的四方晶型氧化锆纳米粒子、氢氧化镁粒子和氧化铝颗粒混合；2）将混合物研磨，制成生坯后煅烧。所得产物中含有通过氧化锆和氧化镁增韧的α—Al2O3.

晶须增强Ag-18Cu复合钎料钎焊氧化锆增韧氧化铝陶瓷接头组织试验研究

采用硼酸铝晶须增强的Ag-18Cu复合钎料对氧化锆增韧氧化铝陶瓷进行钎焊,根据钎料润湿和铺展性能的变化得出合理的晶须加入量。通过扫描电镜进行钎焊接头组织形貌观察,并通过能谱仪进行元素分析,研究钎焊接头微观结构及晶须对接头的强化机理。在改变焊接温度、焊接时间等工艺参数的情况下,进行多次钎焊试验。通过微机控制电子万能试验机及专用夹具,对钎焊后的试验件进行抗剪强度测试。通过测试得到工艺参数对钎焊接头组织及力学性能的影响规律,进而得出最优的工艺参数。

耐磨工程和切削钢用氧化锆增韧氧化铝

叙述了用溶液蒸发分解来合成Y2O3基部分稳定氧化锆,以及用湿化学沉淀法获得α-Al2O3和用粉末冶金工艺制造氧化锆增韧氧化铝陶瓷的方法。对用氧化锆增韧氧化铝烧成的制品用作切削工具嵌刃和在其它耐磨工程性能方面进行了特性分析。在实验中切削钢时观察到应力引起的氧化锆增韧氧化铝陶瓷的韧性变化,调查了月牙洼和侧面磨损对切削钢的影响。硬度和断裂韧性与提高切削性能(钢切削效率)和其它耐磨工程的使用都有关联。

氧化铝粒径和氧化锆粉外加量对氧化铝造粒粉性能的影响

为了提高氧化锆增韧氧化铝(ZTA)造粒粉的烧结性能,以不同粒径(d_(50)=1.72μm,d_(50)=3.48μm,d_(50)=13 nm)的Al_(2)O_(3)粉和氧化钇稳定氧化锆粉(YSZ)为主要原料,并加入黏结剂和分散剂,混合球磨得到ZTA浆料。研究了不同YSZ外加量(外加质量分数分别为0、5%、10%、15%和20%)对浆料流变性能的影响。并采用喷雾干燥法制备了ZTA造粒粉。造粒粉经压样成型后分别在1520、1600和1680℃保温2 h烧成,并测试其线收缩率和致密度。结果表明:1)ZTA浆料呈现剪切变稀的特性,并且具有一定的屈服应力,浆料的流变性能符合Herschel-Bulkley模型,拟合的相关系数较高,>0.98;2)所制备的ZTA造粒粉的粒度分布范围主要在125~45μm,粒度分布较广;3)以99%(w)活性Al_(2)O_(3)粉(d_(50)=1.72μm)为主要原料,加入1%(w)纳米Al_(2)O_(3)(d_(50)=13 nm)、外加15%(w)YSZ时,所制备造粒粉性能较好,其对应的卡尔系数为8.62%,含水率为0.22%,休止角为25.2°,经1600℃保温2 h烧后,其致密度为94.8%,线收缩率为18.2%。

PrAlO_(3)对氧化锆增韧氧化铝生物陶瓷水热老化后力学性能的影响

板状晶生长温度与氧化锆增韧氧化铝(ZTA)烧结温度的温度差是决定Pr_(0.833)Al_(11.833)O_(19)板状晶增韧ZTA效果的关键。本工作通过燃烧法制备出PrAlO_(3)前驱体,经900℃预烧形成高活性PrAlO_(3),引入ZTA中使板状晶生长温度与ZTA烧结温度差达到100℃,得到高长径比的板状晶,起到协同增韧的作用。同时,通过Pr离子固溶入ZrO_(2)减缓ZrO_(2)的水热老化过程,减少了因相变所诱发的微裂纹,提高了ZTA的断裂强度。结果表明,与ZTA相比,Pr_(0.833)Al_(11.833)O_(19)板状晶增强增韧的ZTA在模拟的人体环境中(水热老化)的断裂韧性从7.13 MPa·m^(1/2)提高到8.97 MPa·m^(1/2),断裂强度由654.78 MPa提高至687.59 MPa,Vickers硬度由18.95 GPa提高至19.39 GPa。

聚合物模板法制备氧化铝-氧化锆泡沫陶瓷

将发泡聚苯乙烯小球(epispastic polystyrene,EPS)排列成有序的模板,通过离心成型技术制备孔壁致密、孔径均匀的Al2O3-ZrO2泡沫陶瓷。观察了EPS模板的可压缩特性,分析了浆料固相含量对离心成型过程中物质分离现象的影响,研究了不同烧结温度对Al2O3-ZrO2泡沫陶瓷的烧结密度、孔隙率和压缩强度的影响并表征了宏观孔结构和孔壁断面的微观结构。结果表明:用50%(体积分数)固相含量的浆料可制备出孔壁均匀的样品,在样品的不同部位,Al2O3和ZrO2的分布及相对含量基本相同,物质分离现象被很好的抑制。随着烧结温度的从1450℃提高到1600℃,Al2O3-ZrO2泡沫陶瓷的烧结密度增加、孔隙率降低。在1550℃烧结2h,样品的抗压强度可达2.07MPa。

稀土氧化物对氧化铝复相陶瓷显微结构和力学性能的影响

研究了Y2O3,CeO2,La2O3等稀土氧化物及复合稀土氧化物对热压烧结法制备氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷力学性能和显微组织的影响.结果表明,适量的稀土氧化物添加剂可改善氧化铝陶瓷的显微结构,加速烧结,有利于致密化并保持较好的力学性能.不同稀土氧化物及添加量对氧化铝陶瓷的显微结构和力学性能具有不同的影响.