氧化锆相变增韧陶瓷

相变过程是一个无热相变过程
特点二
特点三 相变过程伴随明显的体积膨胀(7%~8%）
相变过程是无扩散的，并伴随着8%左右 的剪切应变
特点四
氧化锆相变增韧机理
利用应力诱导四方氧化锆的马氏体相变，来提高材料的韧性
外力出现
σ
四方氧化锆在有单斜氧化 锆时产生的应变
四方氧化锆解除束缚 体积膨胀，吸收裂纹尖 端的能量
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氧化锆陶瓷的性能及使用意义
在各种金属氧化物陶瓷中 1、适宜做陶瓷涂层和高温 零部件 2、重要的结构陶瓷材料 3、重要的电子材料 特殊的晶体结构
高温热稳定性及隔热性能最好 导热系数小及热膨胀系数接近金属
氧化锆相变增韧的研究意义
新时代 宠儿 工业上 的重视
科学界 的瞩目
相变增韧ZrO2 陶瓷是一种极有发展前途 的新型结构陶瓷,其主要是利用ZrO2 相变特 性来提高陶瓷材料的断裂韧性和抗弯强度,使 其具有优良的力学性能,低的导热系数和良好 的抗热震性
氧化锆相变增韧过程
在不同温度下，氧化锆主要以3种同质异形体存在，如下：
50% 30%
单斜ZrO2
四方ZrO2 立方ZrO2
存在于较低温 度下，相当于四方 ZrO2的晶体结构沿 β角度发生偏转
存在于中温 区，相当于萤石 结构沿着c轴伸长 变形的结构
存在于高温区， 具有萤石结构
特点一
相变过程存在热滞现象
根本出发点：依靠相变伴随体积膨胀，产生屏蔽裂 纹的扩展或者抵消残余应力的过程
氧化锆相变增韧效果
随着四方氧化锆体积分数的增 加，增韧效果越好
90% 80% 55%
30%
四方氧化锆颗粒的粒径越小，增韧 效果越好
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Text in here Text in 陶瓷突出的性能 ZrO2 ,使它成为目前使用 here 面最广的氧化物陶瓷之一。在当前和相当一段 时间内,ZrO2陶瓷在性能方面向着高效率、高可 Description Description 靠和多功能方向发展 Text in Text in
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临界相变应力Pc
已经相变
未相变
降低裂纹尖端的应力场强
屏蔽裂纹扩展
ε
增韧
裂纹尖端伴随马氏体相变应力应变曲线
应力诱导相变增韧--增韧机理
烧结过程中，温度达到1170℃时，单斜氧化锆 氧化锆完全转化为四方氧化锆，烧结冷却过程中， T<950℃，基体对四方氧化锆产生束缚作用，阻 碍四方氧化锆到单斜氧化锆的转变，使得四方氧 化锆在室温下保存下来。
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它还可以用来显著提高脆性材料的韧性和强 度,是复合材料和复合陶瓷中重要的增韧剂。近 十年来,具有各种性能的ZrO2 陶瓷和以ZrO2 为 相变增韧物质的复合陶瓷迅速发展,在工业和科 学技术的许多领域获得了日益广泛的应用。 与此同时,有关ZrO2 相变的研究也受到了学术 界的普遍重视,在固态相变研究领域中占据了仅次于 金属的重要地位。
陶瓷强化--氧化锆相变增韧
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1 氧化锆陶瓷的性能及是使用意义
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氧化锆相变增韧过程 氧化锆相变增韧机理
4 氧化锆相变增韧效果
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