氧化钇部分稳定氧化锆陶瓷涂层的高温耐久性辨析

氧化钇部分稳定的氧化锆(YSZ)作为热障涂层材料广泛应用于复杂高温工况,其优异的高温耐久性主要由不可相变介稳四方相(t′)所贡献。然而,目前对t′相可靠服役温度上限的界定较为模糊,主流观点仍停留在1200℃左右。基于此,采用大气等离子体喷涂(APS)工艺制备YSZ陶瓷涂层,经不同时效热处理,针对涂层微结构、相组成、烧结收缩和断裂韧性等变化进行分析研究。结果表明,经24 h@1400℃热处理附加7年室温存放后,陶瓷层未见单斜相;300 h@1400℃和300 h@1600℃热处理涂层中单斜相体积分数分别为3.55%和35.41%,且均未碎裂。300 h@1600℃涂层烧结线性收缩率为0.4%。高温时效热处理同时伴随晶粒生长和孔隙愈合,涂层抗折强度和断裂韧性随之增加,因而认为APS YSZ涂层可在1400℃下长时间(~300 h)服役。

等离子喷涂制备疏水氧化钇稳定氧化锆涂层及其抗垢耐蚀性研究

针对水环真空泵叶轮叶片、壳体等关键部件的结垢与腐蚀问题,采用等离子喷涂工艺和硬脂酸表面修饰的方法在Q235B基体表面制备疏水的氧化钇稳定氧化锆(YSZ)涂层。采用扫描电子显微镜、能谱仪、万能拉伸试验机、接触角测量仪等仪器和结垢试验、电化学试验等方法对涂层的微观结构及性能进行表征。结果表明,YSZ涂层表面具有“乳突”状的微纳结构,组织结构较为致密。NiCrMoFe粘结层的添加使涂层的结合强度提高了31%。硬脂酸修饰后涂层表面的平均水接触角达到141.8°,在过饱和碳酸钙溶液中浸泡后的结垢少,在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电流密度与基体相比降低了94%,表现出良好的抗垢耐蚀性能。

含钇氧化锆材料在口腔临床应用中的研究进展

与其他稳定类型的氧化锆陶瓷相比,含钇氧化锆陶瓷具有良好的机械和生物学性能,现已广泛应用于口腔种植、修复领域。目前临床上使用的氧化锆陶瓷种类繁多,氧化钇稳定氧化锆陶瓷(yttrium-stabilized tetragonal zirconia polycrystal,Y-TZP)机械性能突出,氧化钇部分稳定氧化锆陶瓷(yttrium-partially stabilized zirconia,Y-PSZ)则具有更优的美学性能,了解不同含钇氧化锆陶瓷的理化性质,有助于医生在临床应用中作出正确选择。本文就不同含钇氧化锆陶瓷的理化性质和临床适应证进行综述,拟为含钇氧化锆陶瓷的研究和开发应用提供参考。

氧化钇稳定氧化锆超细粉末的制备和性能

采用共沉淀法制备３ｍｏｌ％Ｙ２Ｏ３－ＺｒＯ２超细粉末，使用乙醇或丙酮洗涤沉淀，以消除颗粒团聚。应用ＤＴＡ热分析仪、颗粒度分析仪和Ｘ光衍射仪研究分析了粉末的热分解特性、颗粒大小和分布以及相组成。实验结果表明，粉末平均颗粒直径小于０．５μｍ，在６５０℃下处理的氧化钇稳定氧化锆超细粉末以单斜－四方晶型存在。

相转移分离法制备氧化钇稳定的氧化锆超细粉末

相转移分离法是1种新颖的陶瓷粉末制备方法,能迅速有效地从溶液中分离出高度亲水的氢氧化物沉淀,从而达到液-固分离的目的。本研究首次用该方法制备了8mol%氧化钇稳定的氧化锆(8YSZ)超细粉末。合成的8YSZ粉末具有赝立方结构,平均粒径在20nm～30nm左右。粉末中Na和Cl的含量分别为7.05×10-6和1.414×10-4。工艺中的石油醚可以回收,回收率为80%。可以认为,相转移分离法是1种有广阔应用前景的超细陶瓷粉末制备方法。

钛合金表面磁控溅射制备羟基磷灰石／氧化钇稳定氧化锆复合涂层

采用磁控溅射法在Ti6Al4V基体上制备了HA／YSZ复合涂层。用X射线衍射仪、扫描电镜、原子力显微镜和划痕法对涂层进行了表征。结果表明:用磁控溅射法可在Ti6Al4V基体上成功制备HA／YSZ复合涂层,涂层主要含有HA、ZrO2和Y2O3物相,此外还有少量的TCP和CaO相;涂层表面呈多孔状,有利于类骨组织的长入,表面显微粗糙度约为140 nm,涂层厚度约为4μm;划痕法测量涂层与基体的附着力约为80 N。

液相烧结氧化铝和氧化钇稳定四方氧化锆复相材料的显微结构与力学性能

以TiO2,MnO2及CaOAl2O3SiO2玻璃为烧结助剂,利用液相烧结法制备了氧化铝和3%氧化钇稳定四方氧化锆复相材料。研究了烧结助剂对材料致密化、显微结构及力学性能的影响。结果表明:除TiO2可与ZrO2晶粒形成部分固溶外,烧结助剂主要以晶间玻璃相的形式存在,并影响了Y2O3在ZrO2晶粒中的分布。烧结助剂的引入显著促进材料的致密化,降低了烧结温度,使材料具有细晶结构,因而具有良好的力学性能。

固相含量对氧化钇稳定氧化锆性能的影响(英文)

主要研究料浆固相含量对氧化钇稳定氧化锆料浆流变性质,以及YSZ的微结构、密度和强度的影响规律,并分析讨论其原因。结果表明不同固相含量的氧化钇稳定氧化锆料浆表现为剪切变稀的特征,随固相含量增加,坯体密度增加,强度降低,而烧结体密度是先增加后减少的,固相含量为53%(体积分数)时,坯体比较均匀,气孔少。

低温微波水热法制备氧化钇稳定氧化锆

微波水热合成法是新型的纳米粉体材料制备方法，它与常规水热法相比，反应时间更短、反应温度更低，并且微波的非热效应影响产物晶型的形成。立方相氧化钇稳定氧化锆（YSZ）陶瓷材料是制作氧传感器、固体氧化物燃料电池及高温湿度传感器等多种功能元器件的核心原材料。采用可程序化控制的MARS-5微波消解仪实现了微波水热合成，反应温度100-120℃，反应时间1-5h，在强碱环境下制备氧化钇稳定氧化锆纳米粉体，而常规水热法制备氧化锆的温度一般为190-250℃。采用X射线衍射、热分析等方法，研究了温度、时间、pH和Y2O3含量对产物粒度和晶型的影响，使用了Rietveld方法进行定量分析、粒度计算。结果显示，与常规水热法相比，微波水热法不仅缩短了反应时间，并且影响产物的结构组成。分析表明，微波加速反应的机理可以用晶粒旋转驱动的晶粒聚合解释，而微波的介电加热效应，微波离子传导损耗等是加速化学反应的主要原因。

45钢表面大气等离子喷涂氧化钇部分稳定氧化锆热障涂层及其性能

为了制备高性能热障涂层,缩短国内外差距,在45钢表面大气等离子喷涂氧化钇部分稳定的氧化锆(YSZ)热障涂层。利用X射线衍射和扫描电镜分析YSZ涂层的相结构和微观形貌,分别测定了YSZ涂层的孔隙率、热导率、显微硬度、结合强度及隔热性能。结果表明:YSZ涂层的孔隙率、隔热温差随喷涂电压增大而减小,随喷涂距离的增加而增大;维氏硬度、结合强度和热导率随喷涂电压增大而增大,随喷涂距离增加而减小;当喷涂电压为80 V,喷涂距离为100 mm时,YSZ热障涂层的结合强度为36.78 MPa,热导率为0.705 W/(m·K),具有较好的隔热性能。

上釉技术对氧化钇稳定四方相氧化锆多晶陶瓷粘接及力学性能的影响

背景:任何表面处理都应在不损害原有氧化钇稳定四方相氧化锆多晶陶瓷强度的前提下提高其粘接强度。目前缺乏上釉技术对氧化钇稳定四方相氧化锆多晶陶瓷粘接强度影响的资料,并且其对氧化钇稳定四方相氧化锆多晶陶瓷力学性能的影响尚不明确。目的:评估上釉技术对氧化钇稳定四方相氧化锆多晶陶瓷力学行为及其与树脂水门汀粘接强度的影响。方法:制作氧化钇稳定四方相氧化锆多晶陶瓷试件并随机分为4组:A组,表面不做任何处理;B组,110μm氧化铝颗粒喷砂;C组,上釉+氢氟酸酸蚀;D组,上釉+氢氟酸酸蚀+硅烷化。检测每组试件的表面显微形貌、粗糙度、晶相结构、元素组成、剪切粘接强度和弯曲强度,并观察剪切粘接强度测试后所有断面的断裂模式。结果与结论:①经表面处理后的试件粗糙度明显增大,降序排列依次为C组(0.62±0.01)μm、D组(0.55±0.02)μm、B组(0.11±0.02)μm、A组(0.05±0.01)μm,5组间粗糙度比较差异有显著性意义(P<0.05);②B组试件表面含有2.2%单斜相氧化锆,而其他组含量均为零;③除锆和氧2种元素外,B组还含有铝元素6.49%,C和D组分别含有硅元素18.67%和25.78%;④A、B、C、D组的剪切粘接强度分别为(3.11±0.40),(4.23±0.45),(6.62±0.60),(10.46±0.83)MPa,组间两两比较差异均有显著性意义(P<0.05);⑤A、B、C和D组的三点弯曲强度分别为(961.07±75.53),(1234.73±114.09),(1024.28±120.51),(1036.09±80.10)MPa,其中A、C和D组两两比较差异无显著性意义(P>0.05),B组与A、C、D组比较差异有显著性意义(P<0.05);⑥结果表明,上釉技术未明显提升氧化钇稳定四方相氧化锆多晶陶瓷的弯曲强度,但上釉后经氢氟酸蚀刻并硅烷化处理可显著增强氧化钇稳定四方相氧化锆多晶陶瓷与树脂水门汀之间的粘接强度。

相转化法制备氧化钇稳定氧化锆中空纤维陶瓷膜

选用氧化钇稳定氧化锆(YSZ)、聚砜(PSF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)配制铸膜液,采用相转化和烧结相结合的方法制备了YSZ中空纤维陶瓷膜,考察了铸膜液中YSZ粉末含量和烧结温度对中空纤维陶瓷膜的微观结构和性能的影响。结果表明,YSZ中空纤维陶瓷膜的不对称结构包含指状结构和海绵状结构,YSZ含量会影响两种结构的比例,烧结则会引起微观结构的致密度。在铸膜液配比为m(YSZ)∶m(PSF)∶m(NMP)=5.0∶1∶4,烧结温度为1200℃条件下制备出性能良好的中空纤维陶瓷膜,其纯水通量为2.33 m^3/(m^2·h·MPa),抗弯强度为134.5 MPa。

医用氧化钇稳定氧化锆陶瓷的制备及成型工艺

氧化钇稳定氧化锆陶瓷(Y-TZP)与其他稳定类型的氧化锆陶瓷相比,具有烧结温度低、高硬度、断裂韧性和抗弯强度以及良好的生物相容性等优点,因此成为目前最理想的齿科修复材料之一。但是氧化钇稳定氧化锆陶瓷的高硬度、高强度也给牙科修复材料的制造工艺带来了一定的困难。总结了氧化钇稳定的氧化锆陶瓷的制备方法和成型工艺,指出了不同制备方法和成型工艺的优点和不足,并对医用氧化锆陶瓷未来的发展趋势提出了展望。

等离子喷涂氧化钇稳定氧化锆涂层的分形特征与断裂韧性

采用超音速等离子喷涂和普通大气等离子喷涂制备了微米级氧化钇稳定氧化锆(yttria-stabilized zirconia,YSZ)基热障涂层,使用SprayWatch-2i系统测试喷涂过程中粒子飞行速度及表面温度,通过扫描电镜和图像分析技术表征涂层微观结构,利用压痕法测试了断裂韧性和弹性模量,采用基于分形思想的面积-周长幂率定量表征两种工艺条件下孔隙不规则形态,并研究了分形维数对涂层断裂韧性的影响。结果表明:超音速等离子喷涂和普通大气等离子喷涂YSZ涂层孔隙都具有分形特性;超音速等离子喷涂YSZ涂层分形维数是普通等离子喷涂涂层的1.12倍,孔隙结构更复杂,涂层断裂韧性更高。

氧化钇稳定氧化锆的制备及电性能测试

氧化钇稳定氧化锆(yttria-stabilized zirconia,YSZ)是目前使用最多的电解质材料,探索了以YSZ纳米粉体为原料,采用固相法制备YSZ电解质薄片。采用X射线衍射(XRD)测试了它的微结构;采用交流四端子法测瓷体的电导率。实验表明,最佳烧结温度在1300℃,气孔含量少、晶粒均匀,电导率高,800℃时为0.08 S.m-1,是理想的高温电解质材料。

氧化钇稳定氧化锆涂层的研究现状

由于氧化钇稳定氧化锆(YSZ)陶瓷材料在作为热障涂层的使用过程中存在因抗烧结性能差、应力裂纹、涂层脱落等导致涂层失效的问题,本文主要从热障涂层的制备工艺,抗烧结性能、控制TGO的生长、抗CMAS腐蚀及YSZ面层应变容限等方面的改善方法进行论述,通过提高涂层纯度、改变粘接层及涂层成分、涂层结构及制备柱状结构YSZ陶瓷面层释放热失配应力等可有效改善涂层在使用过程中的失效问题。

纳米级钇稳定氧化锆的制备与电性能表征

以共沸蒸馏过程辅助的化学方法制备了纳米级的钇稳定氧化锆 (YSZ)粉体 .结果表明共沸蒸馏的方法有效地实现了沉淀的完全脱水 ,从而阻止了颗粒间的硬团聚 .X射线衍射研究指出共沉淀物转变为立方相的最低温度为 6 0 0℃ .X射线衍射谱和高分辨透射电镜照片均显示在 6 0 0℃下灼烧得到的粉体的粒径为 6nm ,而由BET比表面积测定计算所得到的粉体粒径则为 1 1nm ,从而确定团聚为软团聚 .YSZ样片在1 5 0 0℃下烧结 5h得到了相对密度为 94.8%的烧结体 .以交流阻抗谱技术研究在空气和氩气气氛中材料的电导率 ,在 90 0℃空气气氛下测得的电导率为 0 .0 5 6S·cm-1,而在氩气气氛下可达到 0 .0 6 7S·cm-1,显著高于用单纯共沉淀法制备的YSZ样片的电导率 (0 .0 0 9S·cm-1)及用Plastercasting法制备的电导率 (0 0 2 8S·cm-1) .而电导活化能为 0 .88- 0 .89eV ,较文献报导值低 .

两步水热法制备超细纳米颗粒钇稳定氧化锆

采用两步水热法制备钇稳定氧化锆（YSZ）的超细纳米颗粒。利用X射线衍射仪、透射电子显微镜研究pH值以及分散剂和阳离子浓度对YSZ粉体的相组成、相结构和晶粒大小的影响。结果表明，两步水热法制得的YSZ粉体具有立方相结构，平均晶粒尺寸约为6nm；pH值越大，越利于立方相的生成，pH为12时，YSZ粉体为纯立方相；无水乙醇作为分散剂，可以有效地减少粉体的团聚；阳离子浓度过高时（2mol／L），不利于立方相生成，在阳离子浓度适当（约0．02～0．05mol／L）的前提下，稍大的阳离子浓度得到的粉体粒径较小，团聚较少，最佳的阳离子浓度为0．05mol／L。

氧化钇稳定的氧化锆陶瓷表面的钛镀层

氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)陶瓷表面镀一层延性钛能够防止陶瓷脊连接的断裂。金属镀层可降低由内孔和轴耳承载表面缺陷引起的局部应力,因而能防止裂纹形成。

热喷涂氧化钇稳定的氧化锆相退火时的变化

由氧化钇部分稳定化的氧化锆 (Y_PSZ)制备的热障涂层的相稳定性 ,是延长使用寿命的一个要求。用中子衍射数据的Rietveld分析法计算Y_PSZ等离子喷涂层分别在 10 0 0℃、12 0 0℃和 14 0 0℃时退火 1～ 10 0 0h的特性曲线。结果表明 ,喷涂态正方晶系氧化锆的组成中 ,氧化钇的浓度一般随退火温度和时间的增加而降低。当氧化钇在正方晶系相中的含量接近极限浓度时 ,正方晶系相冷却时转变为单斜晶系相。在 14 0 0℃退火 2 4h后已清晰看到单斜晶系相含量增加。在 14 0 0℃退火 10 0h后已接近 35 % ;在 12 0 0℃退火较长时间后也看到相似的趋势 ,在 4 0 0h后开始形成单斜晶系相。在 10 0 0℃的实验时间内 ,虽然看到了正方晶系相中氧化钇的浓度减少 。