MnO2对 8YSZ低温活化烧结及其性能的影响.doc

  MnO2 对 8YSZ 低温活化烧结及其性能的影 响# 周宏明，易丹青，李荐* 5 10 （中南大学材料科学与工程学院，长沙 410083） 摘要：以 MnO2 为 8YSZ 的烧结助剂，研究了 MnO2 含量和烧结工艺参数对 8YSZ 活化烧结 及其性能的影响。采用阿基米德排水法、维氏显微硬度仪、电子万能试验机对烧结块体的致 密度、硬度和抗弯强度进行分析，并使用扫描电子显微镜（SEM）、X 射线衍射分析（XRD） 对其微观形貌和相组成结构进行表征。实验结果表明：块体的致密度随着 MnO2 含量的增加 而逐渐增加，当 MnO2 添加量为 3%时获得了最好的烧结效果；随着温度的升高，块体致密 度也逐渐增加，在 1300，烧结时间为 4h 时，致密度达到了 98.59%；在此条件下，样品 的硬度与抗弯强度均为最佳，分别为 1830.21Hv 与 235.46MPa。 关键词：8YSZ；MnO2；低温烧结；微观结构；力学性能 中图分类号：TQ174 15 Effect of MnO2 on the Sintering Ability and Properties of 8YSZ ZHOU Hongming, YI Danqing, LI Jian (School of Materials Science and Enigineering, Central South University, Changsha 410083) 20 25 30 35 40 Abstract: The MnO2 is used as sintering aids of 8YSZ, and the influence of MnO2 content and sintering process were investigated. Archimedes principle, hardness-testing devices and universal-testing machine was employed to measure the relative density, hardness and bending strength of the sintered bulk. XRD and SEM were also used to analyze the crystallogrphic phase, microstructure of the sintered bulk. The results show that the relative density of the sintered bulk increases with the increasing of the proportion of MnO2. The best sintering ability is obtained when 3%MnO2 is doped. The relative density of the sintered bulk also increases as the temperature rises. The relative density reaches 98.59%, and the hardness and flexural strength are the best, reach 1830.21Hv and 235.46 MPa separately, when the sintering temperature is 1300℃, soaking time is 4h. Key words: 8YSZ; MnO2; low temperature sintering; microstructure; mechanical property 0 引言 8wt. %Y2O3 部分稳定的 ZrO2（8YSZ）具有较低的热导率、良好的力学性能，如高的抗 弯强度与断裂韧性，被广泛用做热障涂层的表层陶瓷隔热材料[1]。目前开发出一系列新的涂 层制备技术，如电泳沉积法[2,3,4]，料将喷涂法[5,6]，浸涂法[7]等，这些方法具有很多显著的优 点，如能够精确控制涂层的化学成分与厚度，不受部件形状的限制，所需设备简单，因此成 本较低。这些新的制备技术需要解决的一个关键问题是需要降低 8YSZ 的烧结温度，这是由 于 8YSZ 的烧结温度很高，在 1400以上，烧结温度过高，不仅金属基体难以承受，且增 加了生产成本。 通常，降低陶瓷粉末烧结温度的方法有两种，常用的方法是减小粉料的颗粒尺寸，采用 基金项目：教育部博士点新教师基金项目（200805331062）；湖南省科技计划项目（2010FJ4061） 作者简介：周宏明（1974-），男，副教授，主要