ZrO2增韧机理

ZrO2增韧机制

ZrO2增韧机制有许多种：应力诱导相变增韧、相变诱发微裂纹增韧、表面诱发强韧化和微裂纹弯曲及分岔增韧。

1）相变增韧

ZrO2 颗粒弥散在其它陶瓷基体中，当基体对ZrO2颗粒有足够的压应力，而ZrO2的颗粒度又足够小，则其相变温度可降至室温以下，这样在室温时ZrO2 仍可以保持四方相。当材料受到外应力时（张应力），基体对ZrO2 的压抑作用得到松弛，ZrO2 颗粒即发生四方相到单斜相的转变，有7%-9%的体积膨胀，从而导致压应力的产生，不仅抵消了外力形成的张应力，而且阻止了进一步的相变。这就是ZrO2 的相变增韧。

2）微裂纹增韧

部分稳定ZrO2 陶瓷在由四方相向单斜相转变，相变出现了体积膨胀而导致产生微裂纹。这样由ZrO2 陶瓷在冷却过程中产生的相变诱发微裂纹，以及裂纹在扩展过程中在其尖端区域形成的应力诱发相变导致的微裂纹，都将起着分散主裂纹尖端能量的作用。从而提高了断裂能，称为微裂纹增韧。

3）表面诱发强韧化

表面强化增韧陶瓷材料的断裂往往是从表面拉应力超过断裂应力开始的。由于ZrO2陶瓷烧结体表面存在基体的约束较少，t-ZrO2很容易转变为m-ZrO2 ，而内部的t-ZrO2由于受基体各方向压力保持

亚稳定状态，因此表面的m-ZrO2比内部多，而转变产生的体积膨胀使材料表面产生参与的压应力，可以抵消一部分外加的拉应力，从而造成表面强化增韧。

4）微裂纹弯曲及分岔增韧

第九章

1．烧结：粉末或非致密性物料经加热到低于其熔点的一定范围内，发生颗粒粘结、结构致密性增加，晶粒长大，强度和化学稳定性提高等物理变化，成为坚实集合体的过程，其中无液相时为固相烧结，有少量液相时为液相烧结。

1．烧结与烧成

烧成—包括物料的预热、脱水、分解、多相反应、熔融、溶解、烧结等多种物理和化学变化；

烧结—仅指粉料经加热而致密化的简单物理过程，是烧成过程的一部分。

2．烧结与熔融

相同点：都是在高温下原子热振动引起。

不同点：熔融通过质点迁移其间距增大，并且全部组元都处于液态；烧结时质点间距变小，且至少有一相是固相；

3.烧结与固相反应

相同点：二个过程开始进行的温度都远低于熔融温度，在

Tamman温度开始，并且过程自始至终至少有一相是固态；

不同点：固相反应是一化学反应过程，至少有二组元参加，并发生化学反应最后形成化合物；

烧结是一物理过程，可以是单组元或二组元，组元间不发生化学反应。

三个阶段的特点分别是什么？

液相烧结与固相烧结的共同点是：烧结的推动力都是表面能。烧结过程也是由颗粒重排、气孔充填和晶粒生长等阶段组成。

液相烧结与固相烧结的不同点是：流动传质速率比扩散传质快，因而液相烧结致密化速率高，可在较低温度下获得致密的烧结体。1．发生溶解-沉淀传质的条件：

（1）有足够的液相量；

（2）固相在液相内有显著的可溶性；

（3）液相能润湿固相。

影响烧结的因素