陶瓷材料选修课复习1.ppt

性能与特点 熔点高 2950度 硬度高、化学温度性好 磨料、刀具 金黄色、 表面装饰 较高的导电性和超导特性 电触头材料、电极材料 二、性能与应用 1，化学稳定性好、具有抗氧化性强。 NaOH、KOH、Na2O、K2CO3 高温时可分解SiC Na2O2、PbO强烈分解SiC H2O1300—1400度开始分解，1775—1800度强烈反应 具有抗氧化性强，碳化物中性能最好 1000度 开始氧化 1350度 显著氧化 —1500度 表面SiO2膜，阻止氧化 1750度 强烈氧化 2，硬度高，耐磨性能好 CBNBCSiC 3，SiC宽能带隙半导体性，少量杂质的引入会表现出良好的导电性。 4，负温度系数 并且在1000—1500度范围内变化不大 5，热稳定性好，高温强度大。 抗压强度1000-1500MN/m2在1400℃时抗弯强度仍保持在500～600MPa。 6，热膨胀系数小，热导率大以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性。 7，脆性大、韧性差 烧成制度 早期不宜升温过快，会导致早期致密化速度过快，不要在早期形成封闭气孔。 保温时间延长，烧成温度提高，质点迁移扩散充分，陶瓷致密度提高。 过分延长保温时间或提高温度，晶粒粗大，体密度下降。 （2）、烧成气氛 氧的气压愈低愈有利于烧结。CO和H2混合气氛最容易完成。但是H2气氛下，晶粒粗大。而Ar和空气气氛更易得到细晶粒陶瓷 （3）、成形方法： 颗粒紧密接触，可缩短质点在高温下迁移距离，加速扩散，从而有利于缩短烧成时间，保证烧结体内无大气孔等缺陷。 在氧化锆中加入某些氧化物(如CaO、MgO、Y2O3等)能形成稳定立方固溶体，不再发生相变，具有这种结构的氧化锆称为完全稳定氧化锆(TSZ) 。 立方ZrO2相基体弥散分布着四方相的双组织，PSZ。亚稳定四方相颗粒被立方相基体约束 不添加氧化物，纯氧化锆为全部四方相，称四方氧化锆(TZP)。 四方ZrO2相作为增韧相分散到其他陶瓷基体，ZTA。 一、硬度大，耐磨性好 冷成型工具、拉丝模 特点：光洁度高，尺寸均匀 喷嘴材料： Al2O3的26倍 研磨介质 与Al2O3比较为0：15 球阀材料 相变增韧机理 1975年，Garvie等人提出相变增韧机理 氧化锆中四方相向单斜相的转变可通过应力诱发产生。当受到外力作用时，这种相变将吸收能量而使裂纹尖端的应力场松弛，增加裂纹扩展阻力，从而大幅度提高陶瓷材料的韧性。 部分稳定氧化锆组织 一、尺寸效应 1，临界尺寸dc ddc的晶粒，室温下已经转变为m相， ddc的晶粒，室温下仍保留为t相 只有ddc的晶粒，才可能产生韧化作用 2，诱发相变的临界粒径d1 t相的稳定性随粒径的减小而增加。当承载时，裂纹尖端应力能诱发一部分颗粒产生t－m相变。 d1ddc 3，诱发显维裂纹的临界直径dm 当ddc的晶粒室温下为m相。 由于相变的体积效应，产生显维裂纹。 ddm的晶粒相变时，相变产生的积累变形大，诱发显维裂纹。 dcddm的晶粒相变时，相变产生的积累变形小，不足诱发显维裂纹，当其周围存在残余应力。 相变增韧机理 应力诱导相变增韧 相变诱发微裂纹增韧 残余应力增韧 1，应力诱导相变增韧 部分稳定的氧化锆陶瓷，四方相颗粒分布于基体中。氧化锆中四方相向单斜相的转变可通过应力诱发产生。当受到外力作用时，这种相变将吸收能量而使裂纹尖端的应力场松弛，增加裂纹扩展阻力，从而大幅度提高陶瓷材料的韧性。 ddc ZrO2晶粒在室温下已经转化为m相，ddc的晶粒室温下保留部分t相，才可能产生相变增韧作用。 t相数量对陶瓷韧性的提高有直接影响，全t相的TZP材料是相变增韧效果最明显的材料。 t相稳定性随晶粒直径减小而增大，因此，只有dd1的室温亚稳t相才会对相变韧化作出贡献 2，微裂纹增韧 部分稳定的ZrO2陶瓷在冷却过程中，存在相变，在基体中产生分布均匀的微裂纹。当材料受力时，主裂纹扩展过程中碰到原有微裂纹会分叉和改变方向而吸收一部分能量，从而减缓和阻碍裂纹的扩展。 微裂纹的产生： 1）自发相变微裂纹，即ddm的晶粒相变时，相变产生的积累变形大，诱发显维裂纹。 2）应力诱发相变微裂纹，当承载时，裂纹尖端应力能诱发一部分d1ddc的颗粒产生t－m相变，并诱发出极细小的微裂纹。 3，残余应力增韧 dcddm的晶粒相变时，相变产生的积累变形小，不足诱发显维裂纹，其周围存在残余压应力，