氧化镁部分稳定氧化锆的相变与抗热震性能研究

应用TEM,XRD和TMA研究氧化镁部分稳定氧化锆(MgO PSZ)的相变、微观组织和结构、热膨胀特性。

氧化镁部分稳定氧化锆断裂韧性的测试与性能研究

利用硬度压痕法测定了氧化镁部分稳定氧化锆（ＭｇＯ－ＰＳＺ）陶瓷材料的断裂韧性Ｋ＿（１ｃ）。研究了在不同热处理条件下ＭｇＯ－ＰＳＺ断裂韧性的变化，发现在１４００℃和１１００℃下分级热处理后，ＭｇＯ－ＰＳＺ的断裂韧性显著提高。研究分析了ＭｇＯ－ＰＳＺ的韧性与显微组织的关系。

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。

氧化镁和氧化铈复合部分稳定氧化锆泡沫陶瓷的显微结构

分别以纯ZrO2,97%(质量分数,下同)ZrO2+3%MgO,96%ZrO2+3%MgO+1%富铈稀土3种成分制得3组泡沫陶瓷样品,以钢液浇注实验评价高温性能。用X射线衍射仪分析相组成。用环境扫描电镜和能谱分析仪观察陶瓷的显微结构。结果表明:96%ZrO2+3%MgO+1%富铈稀土复合部分稳定ZrO2具有很好的高温性能。稳定剂不但可部分稳定形成一定量四方相与立方相的ZrO2,而且对ZrO2泡沫陶瓷烧结起促进作用。这是由于CeO2中Ce4+半径更接近Zr4+,CeO2在ZrO2中有较大固溶度,因而对ZrO2的稳定与烧结传质起到更强的促进作用。

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。

钙稳定氧化锆的加入对水泥窑用镁钙锆砖性能的影响

镁钙砖在水泥窑烧成带上使用时具有良好的挂窑皮性能,但是在停窑检修或突然升降温时,镁钙砖和窑皮之间容易出现开裂及剥落现象,影响其使用寿命。而以镁钙砂、高纯镁砂为主要原料,并加入钙稳定氧化锆,通过破碎、筛分、配料、混料等工艺由液压机在2500 t的压力下压制成镁钙锆砖坯,且在1580℃下于隧道窑中烧成,制得了镁钙锆砖。由于在配料中加入了钙稳定氧化锆,提高了镁钙锆砖的常温性能、抗水化性及热震稳定性,也提高了镁钙锆砖挂窑皮的稳定性。试验表明:当钙稳定氧化锆加入量为3%时,其性能最佳。

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。

稳定剂种类对高纯氧化锆空心球制品性能的影响

为制备隔热性能更好的高纯氧化锆空心球制品,分别以CaO稳定氧化锆空心球颗粒及细粉、Y_(2)O_(3)稳定氧化锆空心球颗粒及细粉、CaO+Y_(2)O_(3)复合稳定氧化锆空心球颗粒及细粉为主要原料,以工业级Y_(2)O_(3)微粉为烧结助剂,以水溶性树脂为结合剂,采用振动加压成型,于1800℃保温6 h烧成制备了含不同稳定剂的高纯氧化锆空心球制品。研究了稳定剂种类对这些制品性能的影响。结果表明:1)烧后各试样的物相主要为立方氧化锆;骨料与基质细粉都很好结合在一起,含CaO稳定剂试样的内部气孔相对狭长,呈相互贯通网络状,力学性能适中,抗热震性最优;含Y_(2)O_(3)稳定剂试样的内部气孔大小不均、分散孤立,力学性能最差;含CaO+Y_(2)O_(3)复合稳定剂试样的内部孔径更小、分布更均匀,致密化趋势明显,力学性能最优,但抗热震性最差。2)烧后试样的线膨胀率和热导率随温度升高均逐渐增大;在高温阶段,含CaO稳定剂试样的线膨胀率和热导率都最低。3)综合考虑,含CaO稳定剂试样的性能最佳。

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。

聚丙烯/氧化锆复合材料的制备及介电性能研究

通过乳液包覆法对氧化锆(ZrO_(2))粉末进行表面改性,以提高其在聚丙烯(PP)基体中的分散性,继而探究改性聚丙烯/氧化锆复合材料(PP/g-ZrO_(2))的介电性能、热学性能和力学性能。结果表明,1 kHz测试频率下时,当g-ZrO_(2)添加含量为50%时,PP/g-ZrO_(2)的介电常数提高至4.28,介电损耗缓慢提升;此外,改性后复合材料在400℃时的热稳定性明显提高,当g-ZrO_(2)添加量为20%时,复合材料拉伸强度可达38.33 MPa,结合改性前后ZrO_(2)在PP基体中的团聚状态分析,当ZrO_(2)填料添加量为30%时,复合材料的综合性能最优。

氧化镁对半刚性基层力学性能及稳定性影响分析

为解决水泥稳定土在应用过程中早期强度低、易开裂、水稳定性不良的问题,掺入煅烧氧化镁改进无机结合料的性能,同时系统评价了其对稳定土力学性能、收缩性能及水稳定性能的影响。结果表明,随氧化镁煅烧温度提高及保温时间的延长,无机结合料的早期膨胀率降低,后期膨胀率增加。增加氧化镁在无机结合料中的掺量可显著提高稳定土的力学性能,但掺量过高会降低力学性能,其最优掺量为水泥质量的9%。干缩应变随氧化镁掺量的增加而逐渐降低,同时水稳定性也会得到大幅提升。

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。

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+

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。

氧化镁稳定氧化锆纳米粉末的制备与物相分析

以草酸为络合剂,采用溶胶–凝胶法制备一系列氧化镁稳定氧化锆粉末Zr1 xMgxO2 x（0.04≤x≤0.10）,利用X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）等分析技术对粉末进行表征。结果表明,掺杂氧化镁后,低温350~450℃煅烧产物晶型为四方相（t-ZrO2）,随煅烧温度升高,t-ZrO2逐渐向m-ZrO2转变。在550℃下煅烧时,少部分四方相转变为单斜相（m-ZrO2）,转变比例随掺杂量增加而降低。Mg2＋取代Zr4＋产生氧缺陷是ZrO2晶体结构稳定的主要因素。随煅烧温度从350℃升高到650℃,Zr0.92Mg0.08O1.92粉末中t-ZrO2晶粒尺寸从42 nm长大到100nm;随Mg掺杂量从0.04增加到0.10,t-ZrO2晶粒尺寸从110 nm减小到97.8 nm,而纳米尺寸晶粒有利于t-ZrO2稳定。

微波加热制备部分稳定氧化锆及其稳定率预测研究

针对微波加热制备部分稳定氧化锆过程的非线性、多变量、时变等复杂特点,运用机器学习方法中的LM-BP神经网络和支持向量机(SVM),以保温温度、升温速率、保温时间、降温速率和淬火温度作为输入量,稳定率为输出值,建立了微波加热制备部分稳定氧化锆的稳定率预测模型。分别利用两种预测模型进行稳定率的预测,通过与稳定率的测量值对比分析表明,两者均具有良好的预测能力,但SVM模型具有较高的预测精度。

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。

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。