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氧化锆稳定剂的类型及特点

浏览数量:90     作者:本站编辑     发布时间: 2018-05-25      来源:本站

不同的稳定剂单独加入氧化锆,可制取不同类型的稳定氧化锆产品。各稳定剂稳定的实质大致相同,但获取的ZrO2产品的性能却不尽相同,此外不同添加量的稳定剂添加至氧化锆中制备的产品性能也不尽相同。我们一起来看看。

1、Y-TZP:氧化钇稳定四方氧化锆陶瓷

Y-TZP是TZP材料发展至今得到最多研究的TZP材料,这种材料力学性能较好,强度较高,具有良好的断裂韧性,并且其集体中材料的晶粒尺寸细小而均匀,因此是得到较多关注。Y-TZP中稳定剂Y2O3的原子分数陶瓷在2%-3%之间。

与其他陶瓷相比,Y-TZP的突出优点是烧结温度低,大约在1400-1500℃,材料烧结性能好,致密度高。该陶瓷具有优良的常温力学性能,抗弯强度在1000MPa以上,断裂韧性在10-15MPa.m1/2。此外Y-TZP还能表现出良好的耐磨性、耐腐蚀性和生物相容性,以它为基体已开发出多种多元复合特种陶瓷材料并应用于实际。

2、CSZ:钙稳定氧化锆

钙稳定氧化锆是研究的最早的氧化锆陶瓷之一,钙稳定氧化锆(CSZ)陶瓷具有较高的离子电导率,而且还具有热导率低、高温化学稳定性和抗热震性能优良、强度高等优点,在氧传感器、氧泵和高温发热体方面广泛应用。且CaO的成本也比较低,这使得进一步研究钙稳定氧化锆存在意义。但其烧结物相难以控制,致密度低、力学性能等综合性能差于钇稳定氧化锆。

3、Mg-PSZ:镁部分稳定氧化锆

Mg-PSZ与Y-TZP相比,其突出的优点是在相对较高的温度下具有良好的力学性能和抗蠕变性能。属于使用温度低于800℃的中常温结构陶瓷材料。

但MgO在ZrO2的立方区固溶体温度高达1700℃,导致Mg-PSZ材料的烧结温度很高(一般在1700℃到1800℃),且Mg-PSZ在高于1000℃时易产生晶像分解及四方相大量失稳,限制了其在高温区的应用。其研究热点在于降低烧结温度,实现低温烧结同时改善其在高温下的的力学性能以扩大应用。

4、Ce-TZP:氧化鈰稳定氧化锆

CeO2是一种较理想的氧化锆稳定剂,与Y2O3相比其优势在于价格低廉,且在较宽的温度里与氧化锆形成四方固溶体。此外Ce-TZP的临界相变晶粒尺寸比Y-TZP大,因此不需要超细粉末即可制得性能较好的氧化锆陶瓷材料。

Ce-TZP具有较高的断裂韧度和良好的抗低温水热老化性能,不足是其硬度与强度偏低。Ce-TZP的硬度与断裂韧性对晶粒大小有着很强的依赖性,这种宏观上的力学性能在微观上表现为裂纹尖端的相变区域随Ce-TZP晶粒的增大而增大。因此Ce-TZP的研究关键在于控制晶粒的长大。

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