喷雾造粒粉制备ZTM陶瓷的结构缺陷与强度研究

结合喷雾料浆、造粒颗粒的相关工艺控制 ,对喷雾造粒粉制备的ZTM陶瓷的结构缺陷及强度进行了研究 .结果发现 :较低固相含量的料浆易形成具有坚硬外壳的空心颗粒 ,这种颗粒在成型过程中难以破坏 ,在坯体中形成结构缺陷 ;颗粒的残余水分对颗粒的变形性具有重要作用 ,随残余水分的增加 ,坯体的断裂从沿颗粒向穿过颗粒的形式过渡 .研究还表明 :较大颗粒间的气孔 ,如在成型过程未被完全破坏和变形 ,则会遗留在烧结体中 ,导致材料强度的明显降低 .由尺寸均一、变形性好的造粒颗粒制备的材料具有较高的强度和Weibull模数 .

MgO含量对ZTM体系六方钛铁矿相热稳定性的影响

从不同Zn/Mg比的初始粉体出发 ,用普通电子陶瓷合成工艺制备了 (Zn1-xMgx)TiO3 (x =0 .1～ 0 .4) (缩写为ZTM )体系陶瓷 ,研究了不同MgO含量对该体系预烧粉体和陶瓷六方钛铁矿相热稳定性的影响。实验表明 ,MgO能够稳定六方钛铁矿相 ,且随着MgO含量增加 ,六方钛铁矿相热稳定性增强。但超过合适的烧结温度 ,六方相仍发生分解 。

氧化铈对改善ZTM陶瓷性能的作用

工业用电熔莫来石原料中含有钾、钠等杂质，而化学法制备的高纯莫来石中这些杂质含量低，因而以氧化错增韧这两种莫来石制备陶瓷，发现其力学性能随温度的变化趋势有较大差异。后者随温度升高力学性能反而有所增长。研究发现这一变化与原料中杂质含量有关。本实验以电熔莫来石为原料并以氧化铈作添加剂制备ＺＴＭ陶瓷，其室温韧性达５．７ＭＰａｍ［１／２］，比不含添加剂的试样提高３４％。本文研究了这种添加剂对陶瓷性能的影响，并探讨了氧化铈对ＺＴＭ陶瓷改性的作用机制。

表面活性剂制备ZTM陶瓷的作用机制

用高分子表面活性剂取代无水乙醇作分散剂制备ＺＴＭ陶瓷，研究了制备方式对陶瓷烧结性和力学性能的影响．分析了不同粉体的粒度及其分布并采用Ｘ－射线衍射分析计算出各试样的氧化铁含量．研究发现分别以ＰＥＧ、无水乙醇作分散剂制备的试样具有相近的力学性能，为优化工艺、改善性能提供了条件．

纳米/纳米型和晶间型ZTM/Al_2O_3复相陶瓷抗热震性能的研究

利用典型的湿化学法制备了两种ZTM/Al2 O3复相陶瓷材料 :晶间型和纳米 /纳米型 ;分别对高温和低温深冷条件下 ,两种不同结构材料的抗热震损伤性能进行了研究。结果表明 :对ZTM/Al2 O3 复相陶瓷材料 ,高温热冲击下 ,纳米 /纳米型材料的残余强度的衰减变化大于晶间型材料 ;晶间型材料的抗热冲击性能优于纳米/纳米型材料。低温深冷条件下 ,晶间型材料由于ZrO2 马氏体相变的失效和残余微量玻璃相的脆化 ,表现出与普通耐火材料相似的残余强度衰变趋势 ,而纳米

Nb_2O_5对ZTM-Al_2O_3烧结和性能的影响

研究了Ｎｂ２Ｏ５对ＺＴＭ－Ａ１２Ｏ３烧结、微观结构和性能的影响、发现当Ｎｂ２Ｏ５含量低于 １．０５％（质量分数，下同）时，它对烧结没有影响，甚至阻碍烧结；Ｎｂ２Ｏ５含量大于１．０５％时，它可 以显著促进烧结Ｎｂ２Ｏ５的引入可以明显提高瓷体中ｍ－ＺｒＯ２含量，并使得瓷体机械性能得到大幅度 的改善，微裂纹增韧被认为是瓷体性能改善的根本原因，另外，由于晶界玻璃相软化使得裂纹钝化和裂纹 尖端应力集中消弱等原因，８００℃下瓷体性能不衰减，反而有所提高。

ZTM陶瓷六方钛铁矿结构热稳定性研究

通过 XRD、DTA、光学显微技术 ,系统研究了 (Zn0 .7Mg0 .3 ) Ti O3 (ZTM)陶瓷六方钛铁矿结构的热稳定性和相分解反应 ,应用传统电子陶瓷工艺制备 ZTM陶瓷。实验发现 ,由于 Zn Ti O3 和Mg Ti O3 生成稳定的固溶体 (Zn,Mg) Ti O3 ,六方钛铁矿相在宽广的烧结温度范围内被稳定 ,但烧结温度超过 1 2 5 0℃ ,六方相 (Zn,Mg) Ti O3 将分解为 (Zn,Mg) 2 Ti O4 和 (Zn,Mg) 2 Ti3 O8,这将会引起瓷体的微破裂和致密度的下降。

ZTM陶瓷的耐磨特性

在ＳｉＣ磨粒磨损条件下对ＺＴＭ陶瓷的耐磨性进行了试验研究，并与工具钢、ＰＳＺ陶瓷进行了比较．在球磨条件下对圆柱形ＺＴＭ，ＰＳＺ和Ａｌ２Ｏ３试样的磨损作了对比实验．分析比较了本实验条件下ＺＴＭ陶瓷磨粒磨损耐磨性与其力学性能、ＺｒＯ２相组成、显微结构以及试样中ＺｒＯ２添加量之间的相互关系，对该陶瓷的磨粒磨损过程及ＺｒＯ２相变对ＺＴＭ耐磨性的影响进行了初步探讨．

ZTM自摩擦副销的磨损特性

研究了ZTM自摩擦副中销的磨损特性。结果表明，由于摩擦面的高温和ZTM中含有较多的玻璃相，使摩擦表面形成塑性变形层，经过摩擦应力的持续作用，塑性变形层成片地脆性剥落，造成ZTM陶瓷的磨损，而氧化锆的强韧化作用是ZTM的耐磨性高于莫来石的主要原因。

2Y_2O_(3-x)CeO_2对ZTM复相陶瓷相组成、显微结构、力学性能的影响

采用原位反应烧结工艺制备了 Zr O2 增韧莫来石 (ZTM)复相陶瓷。研究和分析了在 Y2 O3 为 2 mol%的情况下 ,Ce O2 添加量 (用 2 Y2 O3 -x Ce O2 )对 ZTM复相陶瓷相组成 ,显微结构及力学性能的影响。结果表明 ,当 Ce O2 添加量大于 4 .5mol%时 ,Ce O2 同 Zr O2 固溶 ,形成相对的 t-Zr O2 ;当 Ce O2 添加量在 1 .5～ 4 .5mol%时 ,Zr O2 晶格畸变 ,晶胞长大 ,缺陷增加 ,Ce O2 偏析、聚集 ,力学性能下降。当 Ce O2 添加量为 6.5mol%时 ,ZTM复相陶瓷的抗弯强度达到 3 70 Mpa,断裂韧性为 4 .8Mpa· m1/2 。

ZTM材料深冷表面处理的研究

本文研究了如何利用低温深冷表面处理技术改善ＺＴＭ材料力学性能的问题，实验表明经过适当的低温深冷处理，ＺＴＭ材料的力学性能得到明显改善。抗弯强度和韧性分别提高４０％和４８％。

反应烧结ZTM陶瓷显微结构分析及热处理对晶界玻璃相析晶的影响

本实验利用电子扫描电镜重点研究了以锆英石与氧化铝、A级铝矾土为原料反应烧结ZTM陶瓷的显微结构。分析表明 :在不同的液相条件下 ,莫来石的晶粒发育产生了三种完全不同的晶形 ;液相量越高 ,莫来石的针状发育越好。过量氧化铝的存在严重阻碍了残余晶界玻璃相的析晶。金属铝粉的添加容易引入热处理难以消除的贯通性气孔。这些气孔是影响反应烧结材料性能提高的重要因素。

添加CeO_2对原位反应制备ZTM复相陶瓷的影响

以氧化铝和锆英石超细粉为主要原料,添加一定量的CeO2,采用原位反应烧结法制备了ZTM复相陶瓷。借助XRD、SEM分析了其显微结构,结果表明:当CeO2含量为2.4%时能得到结构较为致密、力学性能较好的ZTM复相陶瓷。

非晶晶化法制备高性能ZTM微纳米复相陶瓷

采用非晶晶化法制备了Si-Al-Zr-O系氧化锆增韧莫来石(ZTM)微纳米复相陶瓷。分析了不同热处理温度和氧化锆含量对材料微观结构及其力学性能的影响。锆含量为15%(质量分数)的样品在1150℃热处理后能得到较好的力学性能,断裂韧性和抗弯强度分别达到了5.13 MPa·m^(1/2),520 MPa。比用传统方法制备的ZTM陶瓷性能提高约40%。

Al_2O_3对ZTM陶瓷结构与性能的影响

本文研究了氧化铝对ZTM陶瓷结构和性能的影响。发现在烧结过程中 ,氧化铝可固溶于莫来石颗粒形成富铝型柱状莫来石 ,产生的体积膨胀增强了基质对氧化锆颗粒的约束 ,使材料中的四方氧化锆相对含量增加 ,其强韧化效果进一步发挥 ,明显改善了材料的力学性能。

ZTM_(15)(2Y)/Al_2O_3材料低温时效的研究

在 ZTM1 5 (2 Y)中加入 Al2 O3粒子 ,可以改善材料的微观结构 ,使 ZTM1 5 (2 Y)材料的室温力学性能提高。尤其是材料的断裂韧性 ,由 4.0 MPa· m1 / 2增至 7.8MPa· m1 / 2 ,其主要贡献源于微裂纹增韧。但由于 Al2 O3粒子的引入 ,增加了 ZTM1 5 (2 Y)基体中微裂纹的密度 ,所以不能有效抑制 ZTM1 5 (2 Y)材料低温时效处理力学性能下降现象 ,相反 ,将加速材料力学性能的退化。

ZTM-复相陶瓷材料的原位反应烧结过程的研究

通过测定试样的真密度、烧成收缩率、相对密度以及ＸＲＤ分析，系统地研究了原位反应烧结技术制备ＺＩＭ复相陶瓷的反应烧结机理。研究结果表明，ＺｒＳｉＯ４在１３５０℃开始分解，生成四方氧化锆（ｔ－ＺｒＯ２）和非晶相，随温度升高，非晶相含量增加，并在１４２０℃形成莫来石。ＺｒＳＯ４的分解和莫来石的生成是有一定时间间隔的。该化学反应在１４２０℃－１４８０℃迅速进行，并对致密化产生不利影响，可采用分段烧结或阶段性保温来提高试样的烧结性能。

RBAO法制备ZTM复相陶瓷

本文介绍了ＲＢＡＯ法的反应机理。根据典型的制备工艺，总结了该方法的影响因素。分析了制备近尺寸ＺＴＭ复相陶瓷的可能性，指出了仍需探讨的一些问题。

原料杂质对ZTM陶瓷性能的影响及其排除

氧化锆增韧莫来石（ＺＴＭ）陶瓷可采用电熔莫来石和高纯莫来石为原料制备，前者因原料中含有一定量的碱金属离子而使得陶瓷性能在高温下不象后者那样呈现增长的趋势。要使工业电熔莫来石原料得到利用并改善陶瓷的性能，必须抑制或排除原料中杂质离子的作用。本文通过引入氧化硼添加剂，减弱了这些杂质离子的作用从而提高了该陶瓷的力学性能。

La2O3添加剂对ZTM陶瓷中柱状莫来石晶粒自生长的影响

在以富铝莫来石为基质的ＺＴＭ（２．０ｍｏｌ％Ｙ２Ｏ３）材料中加入Ｌａ２Ｏ３，制备出致密烧结的ＺＴＭ（Ｌａ２Ｏ３）试样。试样显微结构由柱状莫来石晶粒和等轴状晶粒组成。Ｌａ２Ｏ３与莫来石中Ａｌ２Ｏ３反应生成ＬａＡｌ２Ｏ３，并作为高铝莫来石晶粒的晶种，在烧结过程形成的液相作用下发育长大为柱状莫来石晶粒。高铝莫来石晶种的存在是柱状莫来石晶粒生成的必要条件。