氧化锆粉体制备加胶的作用

钇稳定氧化锆有啥奥秘？

氧化锆作为性能优异的结构材料和功能材料，具有⾼硬度、⾼强度、极⾼的耐磨性、良好的化

学稳定性、热稳定性及优异的⽣物相容性等优点，同时，还具有带隙宽、介电常数⾼、折射率

⾼等性能，使其⼴泛地应⽤于功能陶瓷材料、电⼦陶瓷材料、耐⽕材料及⽛齿修复材料等领

域。

但是，所有的陶瓷材料都有⼀个致命缺陷，就是韧性不⾜，需要加⼊稳定剂或其它⽅法来改善

其韧性，⽽加⼊稳定剂形成稳定氧化锆稳定氧化锆是最常⽤的⽅法之⼀。

钇稳定氧化锆的性能是如何提升的

纯ZrO2从⾼温冷却到室温的过程中将发⽣如下相变：⽴⽅相(c)→四⽅相(t)→单斜相(m)，其中在

1150℃左右会发⽣t到m相变，并伴随约5%的体积膨胀。如果将ZrO2的t→m相变点稳定到室温，

使其在承载时由应⼒诱发产⽣t→m相变，由于相变产⽣的体积效应⽽吸收⼤量的断裂能，从⽽使

材料表现出异常⾼的断裂韧度，产⽣相变增韧，获得⾼韧性、⾼耐磨性。

要实现相变增韧，必须添加⼀定的稳定剂并适当控制烧结⼯艺，将⾼温稳定相—四⽅相亚

稳⾄室温，获得室温下可相变的四⽅相，这就是稳定剂对氧化锆的稳定作⽤稳⾄室温，获得室温下可相变的四⽅相，这就是稳定剂对氧化锆的稳定作⽤。稳定⾄室温

的四⽅相是应⼒诱导相变的前提条件，所以该过程是氧化锆陶瓷获得优良性能的关键，这也⼀

直是氧化锆结构陶瓷材料研究的重要内容。

稳定剂中稳定效果最好同时也是最常⽤的是Y2O3。

钇稳定氧化锆的制备⽅法

1

共沉淀法

含有多种阳离⼦的溶液中加⼊沉淀剂后，所有离⼦同时沉淀的⽅法称为共沉淀法。⼀般在可溶

性锆盐和钇盐的混合⽔溶液中，加⼊氨⽔、苛性钠、(NH4)2CO3或尿素等碱性物质，从⽽⽣成锆

和钇的氢氧化物沉淀，然后对沉淀物经洗涤、⼲燥、热处理、粉碎即得超细粉末，该法不仅⼯

艺简单，对设备要求不⾼，成本低，重复性好，⽽且可制得各种晶型的氧化物粉体，最⼩粒径

可达数⼗纳⽶，化学均匀性良好，易烧结，纯度⾼，既适合于实验室规模也可以扩⼤⾄⼯业规

[38]DALMANNW,NESSET,HELFRICHTR,etal.NewhydrocyclonetechniqueinkolinindustryofGDR[A].3stConfHydrocyclone[C].Oxford:BHRAFluidEngineering.1987.J3.[39]CILLIERSJJ,HARRISONSTL.Theeffectofviscosityontherecoveryandconcentrationofmicroorganismuisngmini-hydrocyclones[A].CLAXTOND,SVAROVSKYL,THEWMT.Hydrocyclones'96[C].LondonandBuryStEdmunds:MechanicalEngineeringPublicationsLimited.1996.123-134.[40]YUANH,THEWMT,RICHWOODD.Separationofyeastwithhydrocyclones[A].CLAXTOND,SVAROVSKYL,THEWMT.Hydrocyclones'96[C].LondonandBuryStEdmunds:MechanicalEngineeringPublicationsLimited.1996.135-150.

收稿日期:1999-04-13作者简介:张喜梅(1969-),女,辽宁沈阳人,华南理工大学轻化工研究所助理研究员,博士,主要从事声化学研究。专题综述用溶胶-凝胶法制备纳米粉体时

聚集现象的探讨

张喜梅,李　琳,郭祀远,陈　玲(华南理工大学轻化工研究所,广东广州510640)

摘要:当利用溶胶-凝胶法制备纳米粉体材料时,最关键的问题是防止聚集体的生成。本文分析了该制备过程中聚集体的形成原因,对几种常用的防止团聚体生成的方法进行了讨论,认为利用超声波空化作用是防止聚集现象的新措施。关键词:溶胶-凝胶法;纳米粉体;超声波;集聚中图分类号:TQ050.4+21　文献标识码:A　文章编号:1004-9533(2000)03-0155-05

问：什么是氧化锆增韧氧化铝陶瓷？其增韧机理是什么？制备工艺有哪些？

佚 名

【期刊名称】《陶瓷》

【年(卷),期】2018(000)005

【总页数】2页(P78-79)

【正文语种】中 文

答:1 氧化锆增韧氧化铝陶瓷材料简介

氧化铝陶瓷具有优良的电性能、机械性能、化学稳定性，是目前应用非常广泛的陶瓷材料之一。但其断裂韧性较低，一般为2.5～4.5 MPa·m，严重地限制了它在更广泛领域中的应用，从而增强氧化铝陶瓷断裂韧性成了当前研究的热点之一。

氧化锆增韧氧化铝(ZirconiaToughened Aluminum，ZTA)陶瓷材料，它是在氧化铝母相基质中引入一定量的相变材料氧化锆所形成的一种复相精细陶瓷材料。由于氧化铝的硬度大、氧化锆的韧性好，这两种材料形成了高强度、高韧性的优异复合体，在常温下具有更高的抗折强度和断裂韧性，因而具有出色的耐磨性能。因此这种复相陶瓷材料既具有氧化锆陶瓷高韧和高强度的特性，又具有氧化铝陶瓷高硬度的优点，而且随着这种综合力学性能的提高，其耐磨性也得到了较大的提高。

2 氧化锆增韧氧化铝陶瓷的增韧机理

目前，提高氧化铝陶瓷断裂韧性有许多途径，主要有：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分叉增韧等。在实际材料中，究竟何种机制起主导作用，在很大程度上取决于四方相氧化锆(t-ZrO2)向单斜相氧化锆(m-ZrO2)马氏体相变程度的高低及相变在材料中发生的部位。

2.1 应力诱导相变增韧

当部分稳定的t-ZrO2弥散在Al2O3陶瓷基体里，即存在t-ZrO2与m-ZrO2的可逆相变特性，晶体结构的转变伴随有3%～5%的体积膨胀。由于二者具有不同的热膨胀系数，烧结完成后，在冷却过程中，ZrO2颗粒周围则有不同的受力情况。当基体对ZrO2颗粒有足够的压应力而ZrO2的颗粒度又足够小时，则其相变温度可降至室温以下，这样在室温时ZrO2仍可保持四方相。当材料受到外应力时，基体对ZrO2的压制作用得到松弛，ZrO2颗粒即发生t-m相变，形成一相变过程区。在这个过程区内，一方面由于裂纹扩展而产生新的断裂表面，需要吸收一部分能量；另一方面相变引起的体积膨胀效应也要消耗能量；同时相变的晶粒由于体积膨胀而对裂纹产生压应力，阻碍裂纹扩展。由此可见，应力诱导的这种组织转变消耗了外加应力，降低了裂纹尖端的应力强度因子，使得本可以继续扩展的裂纹因能量消耗造成驱动力减弱而终止扩展，从而提高了材料断裂韧性。

氧化锆烧结变形原因

氧化锆陶瓷烧结过程中可能变形的原因有多种：

1. 温度控制：如果炉温不均匀，会导致氧化锆陶瓷坯体发生不一致的收缩，进而产生变形。同时，升温速度过快也可能导致温度传导产生梯度，使得陶瓷坯体越靠近表层收缩越快，越中心收缩越慢，进而产生变形。

2. 密度梯度：在成型时，由于压力及填料等因素，可能导致坯体内部收缩比不一致，从而产生密度梯度，使陶瓷在烧结过程中发生变形。

3. 粉体粒径分布：粉体粒径分布过宽可能影响烧结过程，进而导致陶瓷变形。

4. 添加剂的影响：粉体中添加剂的选择和添加量不合理，可能影响烧结过程，从而产生变形。

为减少氧化锆陶瓷在烧结过程中的变形，可采取以下措施：

1. 控制好炉温，保持温度均匀。

2. 注意升温速度，避免升温过快。

3. 在成型时，注意密度梯度的控制，保持坯体内部收缩比一致。

通过采取上述措施，可以有效减少氧化锆陶瓷在烧结过程中的变形。同时，还要综合考虑前道工序的脱脂步骤以及粉末、添加剂、烧结温度和时间、压力和烧结气氛等因素对烧结效果的影响。