稀土氧化物La_2O_3/Y_2O_3增韧补强ZTA陶瓷材料及其耐磨性能研究

针对单一相ZrO_2增韧Al_2O_3(ZTA)陶瓷在提高韧性的同时不能合理兼顾其耐磨性能,利用稀土氧化物能促进复合陶瓷材料热压烧结的工艺特点,将La_2O_3/Y_2O_3添加到ZTA陶瓷材料中,XRD衍射图谱表明:La_2O_3/Y_2O_3的添加可以有效阻碍ZrO_2不稳态晶型相变,促进介稳态t-ZrO_2的形成。当添加量为4%(质量分数)时,烧结后晶粒分布最为均匀,致密程度高,其维氏硬度、抗弯强度、断裂韧性分别比相应未添加稀土氧化物的ZTA材料提高了8%、21%、33%,且La_2O_3与Al_2O_3会发生原位反应生成片状LaAl_(11)O_(18),这种片晶不仅可以阻碍Al_2O_3、ZrO_2颗粒长大,还可通过晶粒拔出等增韧机制提高材料韧性。摩擦磨损试验结果表明:稀土氧化物的添加能提高ZTA陶瓷材料的耐磨性能,添加量为4%时其磨损率最低。

硬脂酸对ZTA粉体表面改性的研究

为了获得具有较好分散性的粉体以满足陶瓷成型要求,采用不同含量的硬脂酸球磨改性ZTA粉体.研究表明:通过对粉体的处理,使硬脂酸中的羧基(—COOH)与粉体中的羟基(—OH)发生反应,使粉体由极性变成了非极性.粉体分散性和流动性有较大的改善,平均粒径也有所降低.

稀土磷酸盐(CePO_4)对ZTA陶瓷加工性能的影响

根据稀土磷酸盐与氧化物易形成弱结合晶界面的特性,在氧化镐增韧氧化铝(ZTA)陶瓷中引入CePO4,经适当的工艺处理和优化,改变显微结构,使ZTA/CePO4陶瓷为可用WC基合金刀具加工的可加工陶瓷,并且强度接近ZTA陶瓷。