热压Yb-TZP材料在断裂过程中的相变及其力学性能

用热压方法制得了含有氧化镱的高强度、高韧性四方相氧化锆陶瓷材料(Yb-TZP)。研究了试样断裂表面的相变Yb-TZP的抗弯强度和断裂韧性均与试样在断裂过程中由四方相到单斜相的相变量成正比,同时还受到晶粒大小的影响。X射线衍射图表明具有与热压方向垂直的c轴取向的四方相ZrO_2在断裂时较容易相变成单斜相。

Pt/YSZ电极结构老化特性研究

借助于I-V极化曲线、交流阻抗测试及电子扫描电镜等技术和设备,对以Y2O3稳定ZrO2多晶固体氧离子导体(YSZ)为基体的Pt/YSZ电极结构电学性能和电极形貌随时间的老化变化特性进行了研究;为定量表述电极形貌的变化特性,作者提出了一种有关Pt/YSZ电极结构电极界面的形貌模型,采用此模型对不同老化时间下的电极Pt/空气/YSz三相界面的长度进行了定量计算.实验测试、理论模型计算等结果都表明:Pt/YSZ电极结构的电学性能和电极形貌均随老化时间出现了明显的变化.

用内凝胶法制备球形Y_2O_3-ZrO_2等离子喷涂粉料

以无机物为前驱物，用内凝胶法制备了适合于等离子喷涂的、粒径在10～50μm范围内的、用氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）球形粉末，实验结果表明，通过改变乳化条件可以控制这种粉末的形貌、粒径和粒度分布．利用SEM和光学显微镜观察发现，用该方法得到的粉末主要是球形的，并且符合粒径分布的要求（5～50μm）．致密的球形粉末显示出良好的流动性．差热分析表明，用47mol％氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）粉末在468℃有一放热峰，是YSZ粉末的相转变温度．XRD分析表明，上述粉末在800℃条件下煅烧可以得到100％非平衡四方相（t’）的YSZ粉末，没有单斜相存在．

Pt/YSZ电极结构老化特性的复阻抗研究

借助于交流复阻抗测试技术和电子扫描电镜设备,对以Y2O3稳定ZrO2固体氧离子导体(YSZ)为基体的Pt/YSZ电极结构电学性能和电极形貌随时间的老化变化特性进行了研究;根据作者提出了一种有关Pt/YSZ电极结构电极界面的形貌模型,对不同老化时间下的电极Pt/空气/YSZ三相界面的长度进行了定量计算。实验测试和模型计算等结果都表明:Pt/YSZ电极结构的电学性能和电极形貌均随老化时间出现了明显的变化。

液相烧结Al_2O_3/3Y–TZP复相材料的致密化与力学性能

以CaO–MgO–SiO2玻璃为烧结助剂,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:由于CaO–MgO–SiO2玻璃具有较小的液相粘度,因而对材料的致密化有较大促进作用,可使材料在1500℃获得致密。烧成温度和材料组成均对Al2O3和ZrO2的平均晶粒尺寸产生影响。显微结构中少量的Al2O3和ZrO2晶粒为晶内分布。引入烧结助剂降低了材料的烧结温度,使材料具有细晶结构,因而具有良好的力学性能,在最佳条件下,样品的抗弯强度可达到778MPa。

Y-TZP增韧陶瓷的制备及力学性能

研究了制备工艺和Ｙ２Ｏ３含量对四方多晶氧化锆（ＹＴＺＰ）力学性能的影响，并研究了３ＹＴＺＰ陶瓷的断裂统计、耐热冲击特性。２．５ＹＴＺＰ和３ＹＴＺＰ陶瓷的三点抗弯强度分别为１３６０±１６８ＭＰａ和１０８１±２４３ＭＰａ，Ｗｅｉｂｕｌ模数ｍ分别为８．２７和４．３４；断裂韧性分别为１１．７９ＭＰａ·ｍ１／２和１１．６０ＭＰａ·ｍ１／２。ＹＴＺＰ陶瓷中ＺｒＯ２以四方相与少量的立方相形式存在；压痕裂纹扩展为沿晶和穿晶混合模式。

SiCw/Y-TZP/Al_2O-3复合陶瓷的显微结构及其力学性能

研究了SiCw/Y—TZP/Al_2O_3系复合陶瓷的显微结构及其力学性能,通过透射电镜拉伸试样中的裂纹扩展形态与组织变化,分析了晶须与ZrO_2相变增韧机制。结果表明,陶瓷体内各相结合致密,分布较为均匀,其室温强度和断裂韧度分别为1100MPa和11.9MPa.m^(1/2),晶须拔出,裂纹偏转及ZrO_2t—m相变是该复合材料的主要增韧机制。SiC晶须和Y—TZP的共同作用,对复合材料强度和断裂韧性的提高具有叠加或协同效应。

Y_2O_3-MgO共稳定ZrO_2的相含量及形貌研究

用湿化学法制备的Y2O3-MgO共稳定ZrO2固体电解质,分别在1550℃,1600℃,1630℃下烧结,获得了室温下单斜相和四方相含量不同的烧结样品。结果表明:随着氧化钇含量的增加,单斜相含量降低,四方相含量增加。烧结温度对相含量的影响较小。(MgO,Y2O3)-PSZ材料断口组织致密,结构均匀且晶粒大小一致,当Y2O3含量较高(≥2.5mol%)时,材料中出现过烧现象。采用Y2O3和MgO复合稳定剂共同稳定ZrO2,能有效地降低材料的烧结温度,且弯曲强度得到明显提高。从当前实验结果来看,在8.0 mol%MgO-ZrO2的基础上,加入2.0 mol%Y2O3在1600℃烧结,得到的材料弯曲强度性能最佳。

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。

Y_2O_3-MgO共稳定ZrO_2的相研究

通过化学组成和相含量设计,采用湿混法制备了MgO和Y2O3共同稳定ZrO2粉末,在不同的温度下烧结,获得了室温下单斜相和四方相含量不同的烧结样品,用X射线峰宽化法测定并计算了粒子尺寸。结果表明:随着Y2O3含量的增加,单斜相含量降低,四方相含量增加。温度对相含量的影响较小,而晶粒尺寸受Y2O3和温度的影响并不明显。

SiO_2对溶胶-凝胶法制备的ZrO_2纤维相变和微观组织的影响

通过氧氯化锆与过氧化氢的反应得到氧化锆溶胶,与SiO_2溶胶混合后,制备了不同SiO_2含量的氧化锆纤维,采用SEM、XRD、DTA、FT-IR、^(29)SiNMR、TEM等对纤维相组成和微观结构进行了系统研究。结果表明,少量SiO_2可以显著提高四方相ZrO_2的稳定性,抑制单斜相的形成,避免纤维"皮芯结构"的形成。此外SiO_2可以有效抑制晶粒长大,从而达到细晶的作用,获得无表面缺陷、致密、柔性的ZrO_2纤维。

四种Y-TZP陶瓷低温时效性能比较

通过研究低温时效过程中表面单斜相含量和抗弯强度的变化情况,对比研究3YS、3YS-E、FMY、JDF4种Y-TZP陶瓷分别在134℃、2×105Pa的水中时效15、30、45、60h,X射线衍射分析表面单斜相含量,测试试条的三点弯曲强度,电镜观察陶瓷断口微观结构。结果表明,4种材料的表面单斜相均随时效时间的延长而增加,3YS的相变速度最快,JDF的相变速度最慢;时效过程中4种材料的抗弯强度较时效前均有所升高;从时效过程中表面单斜相含量和抗弯强度两方面综合考虑,3YS-E是4组材料中最好的生物医用氧化锆陶瓷材料。

稀土稳定四方多晶氧化锆陶瓷相变微结构的表征

基于扫描电镜搭建的表征技术与分析方法集约研究平台,针对钕钇共掺氧化锆陶瓷开展了相变微结构的系统性定量研究。在推进抛光、成像、能谱及背散射通道衍射等技术的协同运用与集成发展的过程中,逐步探讨四方多晶氧化锆陶瓷的复相关系及相变行为。对比分析得到了适用于相鉴别和能谱定量分析的最佳制样方法,并研究了束斑扩展效应对能谱定量结果的影响,进一步结合二次电子和背散射电子成像及分析以解析双相氧化锆陶瓷的相变诱发行为。定量微结构与相关系研究的结合,不但揭示了烧结过程的微观图像,对相变机理的理解及调控也提供了新的可能。