ZrO2陶瓷结构及增韧机理研究.pdfVIP

第 31卷 第 6期 山东陶瓷 V0l-31No．6 2008年 12月 SHANDoNG CERAM ICS Dec．2008 · 综述 · 文章编号：1005—0639(2008)06—0034—03 ZrO2陶瓷结构及增韧机理研究 武丽华 ，陈 福。，赵恩录 ，张文玲 (1．河北建材职业技术学院，秦皇岛066004；2．秦皇岛玻璃工业研究设计院，秦皇岛066004) 摘 要 介绍 了二氧化锆 陶瓷的相结构与转变，简述 了二氧化锆陶瓷的增韧种类、增韧机 制。并对二氧化锆陶瓷的应用前景进行 了展望。 关键词 二氧化锆陶瓷；增韧机理 ；增韧 陶瓷种类 中圈分类号 ：TQ174 文献标识码 ：A 二氧化锆 (ZrO。)是一种耐高温、耐磨损、耐 当 ZrO2从高温冷却到室温要经历 c—t—m 腐蚀的无机非金属材料。随着电子和新材料工业 的同质异构转变，其中，由t—m 的相变过程要产 的发展，ZrO除传统应用于耐火材料和陶瓷颜料 生 3～5 的体积膨胀 ，加热至 1170℃时 in— 外， 其在电子陶瓷、功能陶瓷和结构陶瓷等高科 ZrO转变为 t—ZrOz，这种转变过程则发生体积 技领域 的应用引起广大学者的重视 ，成为当今研 收缩 ，这种 t相和 rll相之 间的相变称为 ZrO 的 究开发的热门课题之一。本文主要就其增韧机 马氏体相变，马 氏体相变时发生的体积变化使 理 、增韧陶瓷种类进行论述_1]。 ZrO 的增韧效果得 以实现[引。 1．2一氧化锆中四方相一单斜相马氏体相变的特征 1 氧化锆增韧陶瓷的基础 氧化锆中四方相 向单斜相的相变为马氏体相 1．1 氧化锆陶瓷的相结构与转变 变，其特征主要为：(1)相变无扩散的，在相变温度 纯的 l在常压下共有三种晶型：从低温到高温 下，原子有序地位移，位移量小于一个原子间距 。 依次为单斜相(monoclinic)、四方相(tetragona1)和立方 相邻原子相变后仍能保持相邻位置 ，相变前后组 相(cubic)。三种晶型的晶格常数和密度列于表 1[2]。 成不变 ；(2)相变是非热的；(3)相变过程伴有 3～ 从表 1可以看 出，立方相氧化锆为萤石结构 ， 5 的体积膨胀及 17 的剪切应变 ；(4)相变是 四方晶型相当于萤石型结构沿着 C轴伸长而变形 可逆的；(5)相变温度受晶粒尺寸的影响。晶粒尺 的晶体结构；而单斜 晶型则可以看作 四方晶型沿 寸越小，相变温度越低 ；(6)添加稳定剂可以抑制 着 口角偏转一个角度而成的。在不同温度范围内 相变；(7)相变受力学约束状态影响。 可相互转化，其晶型转化如下所示： 2 氧化锆增韧陶瓷的种类 单斜结构 四方结构： 立方结构：坚 满相 (m-ZrO2) 900C ( 的 2) (c． 2) ClaussenL6]根据显微结构特征，将氧化锆增 韧陶瓷作 了较细致的分类 。但是根据亚稳 四方相 表 1 纯氧化锆 的晶格常数 在应力诱导下的相变增韧作用，ZrO相变增韧陶