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      氧化鋯相變增韌陶瓷的三種類型

             研究發現發生馬氏體相變時隨同著體積和形狀的變化,減緩裂紋尖端應力力集中,阻止裂紋的擴展,提高陶瓷韌性,這一特性使氧化鋯相變增韌陶瓷的研究和應用得到迅 速發展。氧化鋯相變增韌陶瓷有三種類型,分別為局部穩定氧化鋯陶瓷;四方氧化鋯多晶體陶瓷及氧化鋯增韌陶瓷。

             當 ZrO2中穩定劑加入量在某一范圍時,高溫穩定的c-ZrO2通過適當溫度下時效處置使c-ZrO2大晶粒(c相)中析出許多細小紡錘狀的t-ZrO2t相)晶粒,形成 c相和 t相組成的雙相組織結構。其中 c相是穩定的而 t相是亞穩定的并一直保存到室溫。外力誘導下有可能誘發 t相到m相的馬氏體相變并隨同體積膨脹,耗散部分能量、抵 消了局部外力從而起到增韌作用,稱為應力誘導相變增韌。這平中淘瓷稱之為局部穩定, 氧化鋯(partialstabilzirconia,PSZ,當穩定劑為 CaO,MgO,Y2O3時,分別表示為 Ca-PSZ,Mg-PSZ,Y-PSZ等。

             當 ZrO2中穩定劑加入量控制在適當量時,可以使 t-ZrO2以亞穩狀態穩定并保存到室溫,那么塊體氧化錯陶瓷的組織結構是亞穩的t-ZrO2細晶組成的四方氧化鋯多晶體,稱之為四方氧化鋯纖維多晶體陶瓷(tetragonzirconiapolycrystal,TZP外力作用下可使 tZrO2發生相變,增韌不可相變 ZrO2基體,使陶瓷整體的斷裂韌性改善。當加入的穩定 劑是Y2O3CeO2則分別表示為 Y-TZP,Ce-TZP等。

             如果在不同陶瓷基體中加入一定量的ZrO2并使亞穩四方氧化鋯多晶體均勻的彌 散分布在陶瓷基體中,利用氧化鋯相變增韌機制使陶瓷的韌性得到明顯的改善。這種氧 化鋯相變增韌陶瓷稱為氧化鋯(相變)增韌陶瓷(ZirconiaToughenCeram如果陶瓷基體是A12O3莫來石(Mullit等,分別表示為 ZTA ZTM等。相變時常伴有體積效應和剪切應變。

             氧化鋯在1100℃發生單斜向四方相轉變,隨同此轉變將會有3%4%體積變化。

      因此純氧化鋯難以制成堅實致密的陶瓷。氧化鋯中加入堿土氧化物或稀土氧化物可以形成穩定的固溶體。

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