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。

氧化锆增强铝基复合材料的制备及性能研究

铝合金由于其强度高、质量轻、价格低等多重优势,在汽车制造、航空航天、水下装备等各个领域都极具应用前景。利用机械搅拌铸造方法制备了不同质量分数纳米氧化钇稳定氧化锆(yttrium oxide stabilized zirconia,YSZ)的Al-YSZ复合材料,研究纳米YSZ质量分数对铝基复合材料组织和性能的影响。研究结果表明,添加的纳米YSZ均匀分布在Al基体中,不与Al基体发生反应。同时能够作为异质形核剂细化晶粒,并通过Orowan强化机制提升复合材料的力学性能。添加质量分数为8%的纳米YSZ的复合材料具有较好的强度和塑性。同时,在受到外力作用时,纳米YSZ会发生从四方到单斜的相变,并产生一定的体积膨胀,在吸收能量的同时改善了复合材料内部的晶格畸变,从而提高了铸态复合材料的塑性。

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。

氧化钇稳定四方氧化锆陶瓷的性能老化研究

综述了Y-TZP材料的老化行为、老化机理及提高Y-TZP材料抗老化性能的主要途径及今后进一步的研究方向,同时对近年来的主要研究成果作了简要评述。

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。

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。

稳定氧化锆陶瓷的研究现状

综述了国内外稳定氧化锆陶瓷研究的现状及其发展趋势,稳定剂对氧化锆的稳定作用,单一稳定和复合稳定氧化锆陶瓷的性能对比以及近年来其他稳定剂(Nb2O5、Ta2O5、La2O3等)对氧化锆的稳定作用的研究进展。

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。

氧化锆(氧化钇)增韧莫来石陶瓷的组成与强韧化机理的研究

本文采用常压烧结工艺制备ZrO2 增韧莫来石陶瓷 (ZTM)。通过调整ZrO2 、Y2 O3 含量制得不同组成的ZTM材料 ,其强度随ZrO2 加入量的增加经历了先上升而后下降的过程。在不同组成下 ,材料的强韧化机理不同。当ZrO2 ≤ 30vol%时 ,ZTM材料是以应力诱导相变增韧为主 ;ZrO2 >30vol% (如ZTM4 0 (2Y) ) ,材料则以微裂纹 ,裂纹偏转等强韧化机理为主 ;并且分散相ZrO2 晶粒的大小及分布均匀性等对强韧化机理的发挥有很大影响。

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。

锆合金与石墨型及氧化钇陶瓷型界面反应研究

熔融金属和铸型之间的界面反应对铸件的表面质量影响很大,锆合金在熔融状态下具有很强的活泼性,易与铸型材料发生反应,因此,对锆合金和铸型材料间的界面反应过程展开了研究。试验采用石墨和氧化钇铸型在真空自耗凝壳炉中制备了锆试样,对锆试样的表层采用SEM、XRD、EDS等方法进行了检测,重点分析了试样表层和铸型之间元素的扩散和物相的变化。结果表明,试样表面均形成了反应层,在扫描电镜下,Zr/C试样的反应层完整而均匀,Zr/Y2O3试样的反应层脆性较强而呈现不均匀分布。型壳元素O、Y、C均扩散到了熔融锆合金中,并且在表层形成了物相ZrC、Zr3C、YO1.335、Y6ZrO11等。

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。

氧化钇含量对氧化锆陶瓷力学性能及抗热震性的影响

在氧化锆中加入不同质量分数的氧化钇,采用1460℃常压烧结,保温4 h,制得氧化钇稳定氧化锆陶瓷。并分析不同的氧化钇含量下,氧化锆陶瓷相变化、材料密度、维氏硬度、抗弯强度、抗热震性的变化。当氧化钇质量百分含量达到5.5%的时,材料的密度、硬度、抗弯强度等力学性能达到最大值,并且此时的抗热震性较好,超过这个临界值,材料的性能将下降。

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。

着色剂对口腔修复用钇稳定氧化锆陶瓷粉体制备的影响

目的探讨着色剂氧化铁(Fe2O3)、氧化铈(CeO2)对口腔修复用钇稳定氧化锆陶瓷(Y-TZP)制备粉体的影响。方法按照一定比例将口腔修复用Y-TZP粉体和着色剂(Fe2O3 0.15%或CeO2 4%)分别混合,配置成具有一定固含量的Y-TZP喷雾干燥浆料。通过喷雾造粒的方法进行着色和未着色Y-TZP粉体造粒。粉体分成3组,分别为未着色Y-TZP组、0.15%Fe2O3着色Y-TZP组、4%CeO2着色Y-TZP组,分别利用激光粒度分析仪和光学显微镜进行3组粉体粒径和形貌的测量和分析。结果 3组口腔修复用Y-TZP造粒粉体的颗粒D50总体均数差异有统计学意义(P<0.05)。均数两两比较时,0.15%Fe2O3着色Y-TZP粉体D50与未着色Y-TZP粉体、4%CeO2着色Y-TZP粉体D50均数差异有统计学意义(P<0.05);未着色Y-TZP粉体与4%CeO2着色Y-TZP粉体D50均数差异无统计学意义(P>0.05)。Fe2O3、CeO2作为Y-TZP的内着色剂,粉体大多成球形。结论 CeO2作为口腔修复用Y-TZP的着色剂,对造粒粉料的粒径分布以及成球性能影响不大;Fe2O3作为着色剂进行内着色对颗粒的粒径产生一定的影响。

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。

Panavia^(TM)F树脂粘接剂与氧化锆陶瓷粘接稳定性的研究

随着美容牙科学和全瓷材料的发展,全瓷修复体的应用日益增多,氧化锆增韧陶瓷以其良好的生物相容性和优良的机械性能被越来越广泛地应用于全瓷修复中。目前已有学者研究氧化锆陶瓷和树脂粘接剂的粘接效果,但是长期粘接效果还未见报道。因此,本实验测量比较了氧化锆陶瓷和Panavia^TMF树脂粘接剂粘接后不同储存时间后,尤其是长期放置后的粘接剪切强度,为临床氧化锆全瓷修复体的粘接提供参考。