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。

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。

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。

部分稳定氧化锆陶瓷的力学及介电性能

以热压烧结法制备摩尔分数为3%的氧化钇部分稳定氧化锆(yttria partially stabilized zirconia,Y-PSZ)陶瓷,研究了不同烧结温度和保温时间对材料力学和介电性能的影响。对Y-PSZ陶瓷与电磁波作用机理作了初步探讨。结果表明:随烧结温度升高,材料抗弯强度和断裂韧性先增大后减小,其最大值分别为648.8MPa和5.8MPa·m1/2。材料力学性能的变化是材料相对密度、晶界相含量及晶粒大小等因素共同作用的结果。适当延长保温时间能够减少晶界玻璃相、提高材料强度。Y-PSZ陶瓷对于8.2～12.4GHz频率范围的电磁波无明显损耗,但在个别频率点出现干涉损耗峰。在外电场作用下,氧空位在其平衡位置震动,在8.2～12.4GHz频率范围,Y-PSZ陶瓷中无离子松弛损耗。

MgO部分稳定氧化锆陶瓷的抗渣侵蚀性研究

分别以3.5%(质量分数,下同)MgO部分稳定或4%CaO部分稳定的ZrO2陶瓷材料为试样,以CaO-Fe2O3-SiO2系的3种不同碱度与Fe2O3含量的渣为侵蚀剂,对试样分别进行静态和动态旋转(试样与渣的相对速率分别为0.06和0.5 m.m in-1)侵蚀试验,研究渣的碱度、流速及Fe2O3含量对材料抗侵蚀性的影响。结果发现,MgO部分稳定ZrO2材料抗渣侵蚀性较好,试样在渣线部位较严重的侵蚀归因于Marangoni效应。试样侵蚀情况与渣的碱度、成分有密切关系,高碱度渣侵蚀的方式主要是形成新的化合物而降低试样强度,中碱度或低碱度高Fe2O3渣则先将稳定剂MgO溶出,使材料遭受侵蚀的同时还发生相变化。

采用天然斜锆石微波烧结制备部分稳定氧化锆陶瓷

以选矿所得的天然斜锆石为原料,通过添加一定量的CaO稳定剂,经微波烧结直接制成Ca增韧部分稳定氧化锆陶瓷。微波设备采用的是自行研制的多模腔微波烧结装置,该装置频率为2.45GHz,最大功率为3kW。实验发现,物料在多模腔中经微波加热至约1300℃保温80min得到部分稳定氧化锆陶瓷,其密度可达到理论密度的92.97%,抗弯强度达138.271MPa。

部分稳定氧化锆陶瓷的凝胶注模成型工艺(英文)

用流变学的方法研究了不同条件,如:固相含量、分散剂加入量、烧结助剂、增塑剂等对碱性部分稳定氧化锆(partially stabilized zirconia,PSZ)悬浮体的流变性的影响。结果表明:分散剂含量对悬浮液的流变性能有明显影响,当PSZ固相体积含量为55%时,分散剂加入量(占固相含量的质量分数)应为0.4%。当固相体积含量为50%～56%时,氧化锆碱性料浆呈现剪切变稀行为,具有较低的黏度(在剪切速率为10s-1时,低于50mPa·s)。氧化锆陶瓷碱性料浆(pH>7)在低的剪切速率(<100s-1)时,表现为剪切变稀。凝胶注模法生产的PSZ陶瓷坯体的内部结构是均匀的。

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。

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。

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。

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。

微量掺杂对8%Mg-部分稳定氧化锆晶粒尺寸和相组成的影响

以 8 % (摩尔分数 )氧化镁部分稳定的氧化锆 ( 8%Mg -PSZ)为基料 ,向其中掺入Al2 O3,SiO2 等微量杂质 ,在 170 0℃下烧结。对烧结样品进行XRD分析 ,利用衍射峰强度半定量地计算立方相和四方相氧化锆 [(c+t) -ZrO2 ]的体积分数。使用SEM观察样品的表面形貌 ,并计算出平均晶粒尺寸。结果表明 :掺入Al2 O3有细化晶粒和降低 (c +t) -ZrO2 体积含量的作用 ,若和SiO2 按摩尔比 3∶2共同掺入 ,随着掺入量的增加 ,晶粒尺寸和 (c+t) -ZrO2 体积含量先减小后增大。Ca2 + 离子和Y3+

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。