氧化鋯具有高熔點(diǎn)、高電阻率、高折射率、低熱膨脹系數(shù)等優(yōu)良性能,廣泛應(yīng)用于功能性陶瓷、電子陶瓷、耐火材料和生物醫(yī)學(xué)材料。然而,所有的陶瓷材料都有一個(gè)致命的缺陷,即缺乏韌性,需要添加穩(wěn)定劑或其他方法來提高其韌性,而添加穩(wěn)定劑來形成穩(wěn)定的氧化鋯是常用的方法之一。
純ZrO2從高溫冷卻到室溫的過程中會(huì)出現(xiàn)以下相變:立方相變:(c)→四方相(t)→單斜相(m),其中在1150℃會(huì)發(fā)生t到m相變,并伴有大約5%的體積膨脹。如果會(huì)的話ZrO2的t→m相變點(diǎn)穩(wěn)定到室溫,使其在承載時(shí)受到應(yīng)力的誘導(dǎo)t→m相變,由于相變引起的體積效應(yīng),吸收了大量的斷裂能,使材料表現(xiàn)出異常高的斷裂韌性,產(chǎn)生相變?cè)鲰g,獲得高韌性和高耐磨性。
為了實(shí)現(xiàn)相變和韌性,須添加一定的穩(wěn)定劑,適當(dāng)控制燒結(jié)工藝,穩(wěn)定高溫穩(wěn)定相-方相亞到室溫,獲得室溫下可相變的方相,這是穩(wěn)定劑對(duì)氧化鋯的穩(wěn)定作用。穩(wěn)定到室溫的方相是應(yīng)力誘導(dǎo)相變的先決條件,因此這一過程是獲得氧化鋯陶瓷優(yōu)良性能的關(guān)鍵,這一直是氧化鋯陶瓷材料研究的重要組成部分。穩(wěn)定劑具有好的穩(wěn)定效果和常用的氧化釔(Y2O3)。
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