氧化锆陶瓷材料的制备新工艺与组织性能

发布时间：2021-11-03 15:26

　　氧化锆陶瓷被誉为陶瓷钢,是一种潜在的医疗刀具材料。其中,3 mol.%氧化钇稳定的四方相多晶氧化锆（3Y-TZP）由于其理想的强度和韧性的配合,得到了广泛地研究和应用。较目前常用的不锈钢材料而言,将氧化锆陶瓷应用于医疗钻头具备以下几个优势:一、生物相容性良好;二、耐腐蚀性好,适用于复杂的手术环境;三、光洁度高,不易产生生物污染;四、硬度高,骨孔成型性好;五、热导率低,避免局部高温损伤骨组织;六、耐磨性好,钻头使用寿命长。然而,由于陶瓷材料的本征脆性致使所制钻头在高速钻削过程中仍然存在崩刃倾向,进一步提高氧化锆陶瓷的断裂韧性成为研究重点。针对上述问题,以3Y-TZP为研究对象,利用传统共沉淀法和新型涂覆法制备了氧化钇稳定氧化锆粉体。在此基础上,引入Fe₃Al金属间化合物作为增韧相,研究不同粉体制备方法及复合化对氧化锆陶瓷断裂韧性的影响。开发了一种利用新型真空热压烧结系统（HPS）进行氧化锆陶瓷成型制备的方法。研究了烧结工艺参数、显微组织和力学性能之间的关系,探索并制定了最优的烧结工艺参数。采用扫描电镜（SEM）和能谱分别对共沉淀氧化锆和涂覆氧化锆进行分析。结果表明,... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

氧化锆三种晶型及其相互转化关系

但设备昂贵，烧结时间相对较长，烧结（SPS）年由发达国家所开创的一项全新烧结技术，其原理的脉冲直流电流，使粉末放电、活化加热、加压人员尚未对 SPS 的烧结机理达成共识[34, 35]。一般：在电场的诱导下，粉末颗粒产生不同极性，发生，放电伴随的冲击波有助于粉末表面的净化和活化焦耳热，对粉末进行加热，促进颗粒间的扩散迁移脉冲电流通过时产生大量热量，在放电瞬间局部温触区域形成烧结颈，且热量会迅速向周围区域传导烧结更快，达到致密化所需的烧结温度更低。SP保（纯净）。但其技术的稳定性（特别是温控系统无法制备大型制品。

置于数万安培的超大电流和低电压的上下电极之间，粉末自身的电阻和电抗引起快热，发热速率达到 1~5°C/S，在适当压力作用下，粉末进入热塑性状态速度快，快密化[36]。主要流程是通电→加压→真空→供水→特种电源供电→数字化模块控制→→成型→冷却→取件。该设备主要由八大系统组成：1、主供电系统，提供设备的大功率电源（大电流、低电压）；2、伺服液压系统，提供制造产品的成型压力；3、高真空系统，保证制造产品的合理气氛；4、数字化控制系统，精确控制产品制造的过程和工艺；5、温控系统，准确监测产品烧结温度；6、冷却与净化水系统，对电极等进行有效冷却；7、模具系统，制造产品的母体，是产品形状和质量的保证；8、工艺系统，产品制造的技术参数，不同产品对应不同的工艺。

【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化锆陶瓷应力诱导相变增韧机理研究[J]. 李翔,张秀香,戴姣燕,徐金富,张修庆.  粉末冶金技术. 2015(06)
[2]二氧化锆复合材料的性能与二氧化锆晶型的关系[J]. 黄妹琳,白凌云,向军淮,胡晓芬,胡胜华.  文理导航(下旬). 2014(09)
[3]牙科氧化锆纳米复合陶瓷的制备[J]. 宋文植,尹万忠,刘晓秋,孙宏晨,王伟.  口腔医学研究. 2009(02)
[4]添加剂对高纯氧化锆制品烧结性能的影响[J]. 谭清华,吴爱军,张亚栋,王晗,胡飘.  耐火材料. 2009(01)
[5]各种添加剂对ZrO2性能的影响[J]. 陈黎亮,贾成厂.  粉末冶金技术. 2008(02)
[6]热压烧结Fe3Al金属间化合物的微观结构与力学性能[J]. 李静,尹衍升,刘英才,林晓娟,岳雪涛.  材料热处理学报. 2007(04)
[7]热电材料热压烧结技术研究[J]. 李瑜煜,张仁元.  材料导报. 2007(07)
[8]放电等离子烧结技术[J]. 白玲,葛昌纯,沈卫平.  粉末冶金技术. 2007(03)
[9]纳米粉体的化学沉淀法及溶胶凝胶法制备研究进展[J]. 王小丹.  广州化工. 2004(04)
[10]粉末冶金烧结技术的研究进展[J]. 林芸.  贵阳金筑大学学报. 2004(04)

博士论文
[1]铁铝金属间化合物—四方氧化锆陶瓷基复合材料的研究[D]. 李嘉.山东大学 2003

硕士论文
[1]石墨烯增强ODS铜基复合材料的制备工艺、组织与性能研究[D]. 杨长毅.华南理工大学 2018
[2]SPS烧结氧化锆陶瓷的制备及其强韧化机理研究[D]. 李翔.华东理工大学 2016



本文编号：3473925