二氧化钛含量对铈稳定立方氧化锆陶瓷的性能影响.pdf

第29卷第4期
无机化学学报
VOL29 No 4
2013年4月
CHINESE JOURNAL OF INORGANIC CHEMISTRY
798-802
二氧化钛含量对铈稳定立方氧化错陶瓷的性能影响
刘强杨秋红*赵广根陆神州张浩佳
(上海大学材料科学与工程学院,上海200092
摘要:本文用无压烧结法成功制备了高硬度的立方氧化锆陶瓷,研究了氧化锆陶瓷的物相, Vickers硬度,显徽结构,相对密度
等性能,主要分析了TO2添加量对 Lrnsecen,O2陶瓷硬度和相对密度的影响。结果表明:烧结助剂TiO2可以有效抑制陶瓷晶粒异
常生长,加快气孔排除,促进氧化错陶瓷烧结致密化,提高陶瓷硬度。最高维氏硬度为20.2GPa,最高相对密度达到了9.8%。
关键词:铈稳定氧化错;立方相陶瓷;高硬度;无压烧结;二氧化钛
中图分类号:T174.15
文献标识码:A
文章编号:1001-4861(2013)040798-05
DOに:10.3969/is.1001-4861.2013.00.144
Effect of Tio 2 Content on the Properties of Ceria-stabilized irconia Cubic Ceramics
IU Qiang YANG Qiu-hong ZHAO Guang-gen LU Shen-zhou ZHANG Hao-jia
(School of Materials Science and Engineering, Shanghai University, Shanghai 200072, China)
Abstract: In this paper, ceria-stabilized zirconia cubic ceramics with high hardness were fabricated by pressureless
promote sintering. The highest Vickers hardness is 20.2 Gpa. The maximum relative density reaches wp to 998( 3
sintering processing. The microstructure, XRD, Vickers hardness and relative density of the ceramics were
investigated. Effects of T 0 content (in mole )on relative density and Vickers hardness of Zr s Cea 02 ceramics wer
also studied. The results show that Ti0 can effectively inhibit excessive grain growth, eliminate residual pores
Key words: ceria-stabilized zirconia; cubic ceramics; high hardness; pressureless sintering: Ti0
氧化锆(O陶瓷是20世纪70年代发展起来点分析表明,纯氧化锆单斜相在1170℃以下是稳
的新型结构陶瓷和多功能陶瓷,它具有高韧性、高强定的,超过1170℃将转变为四方相,当温度升高到
度、高硬度、高折射率、低的热膨胀系数(接近于钢)、2370℃则转变为立方相,直至2680-2700℃发生
良好的耐磨性能、优良的耐高温、优异的高温电热性熔化,整个相变过程可逆?。
能等优良特性,广泛用于各个领域,如模具、磨球、分
晶型转变常常伴随着体积的变化,尤其是从な
散和研磨介质、切割工具、耐火材料、表売及表带、多ZO2向m-ZrO2转变的时候会发生3%~5%的体积膨
晶氧化锆饰品、生物医学陶瓷、氧传感器、光纤连接胀和7%~8%的切应变,容易造成陶瓷体材料的破
器、固体氧化物燃料电池、高温导电材料等の。
裂。因此纯氧化锆的应用因其稳定性不佳而受到了
常压下,ZO2具有3种晶型:单斜氧化错(m-很大的限制。常温下存在的是单斜的ZrO2,而四方
znO2)、四方氧化错(-7O)和立方氧化锆(c-ZOっ),其和立方都是高温相。一般而言,为了稳定氧化错,必
中,立方氧化错属于萤石型 Fluorite)结构,由Z构须添加一定的稳定剂,常用的稳定剂有氧化钇
成的面心立方点阵占据1/2的八面体空隙,02占据(Y20)、二氧化铈(CeO2)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)
面心立方点阵所有的4个四面体空隙。从热力学观等。其中最常用的是掺杂Y20O2的ZO2,研究较多的
收稿日期:2012-11-05。收修改稿日期:2012-12-26。
国家自然科学基金(No.60578041):上海市科委国际合作基金(N008520707300资助项目
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