稀土氧化物La 2 O 3 /Y 2 O 3 增韧补强ZTA陶瓷材料及其耐磨性能研究

发布时间：2020-12-13 23:36

　　针对单一相ZrO₂增韧Al₂O₃（ZTA）陶瓷在提高韧性的同时不能合理兼顾其耐磨性能,利用稀土氧化物能促进复合陶瓷材料热压烧结的工艺特点,将La₂O₃/Y₂O₃添加到ZTA陶瓷材料中,XRD衍射图谱表明:La₂O₃/Y₂O₃的添加可以有效阻碍ZrO₂不稳态晶型相变,促进介稳态t-ZrO₂的形成。当添加量为4%（质量分数）时,烧结后晶粒分布最为均匀,致密程度高,其维氏硬度、抗弯强度、断裂韧性分别比相应未添加稀土氧化物的ZTA材料提高了8%、21%、33%,且La₂O₃与Al₂O₃会发生原位反应生成片状LaAl₁₁O₁₈,这种片晶不仅可以阻碍Al₂O

【文章来源】：材料导报. 2016年12期 北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

图１ＬＹ０－ＺＴＡ的ＸＲＤ谱Ｆｉｇ．１ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｏｆＬＹ０－ＺＴＡ

图２ＬＹ４－ＺＴＡ的ＸＲＤ谱Ｆｉｇ．２ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｏｆＬＹ４－ＺＴＡ

４中还可看出断口处有孔洞、坑洼，这很可能是原位反应生成的大长径比片状ＬａＡｌ１１Ｏ１８拔出留下孔洞，这种片晶既可以阻碍Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２颗粒长大，也可借助较大长径比诱发裂纹桥接、晶粒拔出等增韧机制来改善材料的力学性能。图４ＬＹ４－ＺＴＡ断口处不同放大倍数下的ＳＥＭ图Ｆｉｇ．４ＳＥＭｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓｓｈｏｗｉｎｇｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｓｕｒｆａｃｅｏｆＬＹ４－ＺＴＡｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ２．３摩擦磨损实验图５为ＬＹ－ＺＴＡ陶瓷材料磨损率与磨损时间关系图。从图５可明显看出未添加Ｌａ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３试样磨损率相对较高，在连续磨损８０ｍｉｎ后其磨损率达到了５×１０－５ｍｍ３／（Ｎ·ｍ），而添加Ｌａ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３试样磨损率相对较低，ＬＹ４－ＺＴＡ在磨损８０ｍｉｎ后仅为１．８×１０－５ｍｍ３／（Ｎ·ｍ）。这表明在Ｌａ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３含量为４％（质量分数）时，ＺＴＡ陶瓷材料烧结制备的缺陷率最低，合适的稀土氧化物含量可以提高复合材料致密度及起到细化晶粒的作用，这保证了ＺＴＡ陶瓷材料的力学性能及耐磨性能。当Ｌａ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３含量为６％（质量分数）时，磨损２０ｍｉｎ后磨损率与ＬＹ４－ＺＴＡ相差不图５不同Ｌａ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３含量的ＺＴＡ陶瓷磨损率Ｆｉｇ．５ＷｅａｒｒａｔｅｓｏｆｔｈｅＺＴＡｃｅｒａｍｉｃｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔＬａ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３ｃｏｎｔｅｎｔｓ·１６

【参考文献】：
期刊论文
[1]ZrO2/Al2O3复相陶瓷的制备及性能研究[J]. 李美葶,张国栋,罗旭东,王森.  硅酸盐通报. 2015(04)
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[3]添加稀土氧化物对氧化铝复相陶瓷性能的影响[J]. 郭瑞松,郭多力,齐海涛,陈玉如,杨正方,袁启明.  硅酸盐学报. 2002(01)

硕士论文
[1]t-ZrO2/α-Al2O3陶瓷纳米复合粉体制备研究[D]. 吴建华.湘潭大学 2005



本文编号：2915381