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关于氧化锆陶瓷相变增韧机理的理论解释

上文给大家介绍了氧(Oxygen)化(oxidation)锆陶瓷的相变过程,下面我们一起来了解(Find out)下氧化锆相变增韧机理。 

四方相氧(Oxygen)化锆受外力(温度(temperature)和应力)的影响,氧化(oxidation)锆从四方结构向单斜结构转变时产生效应,吸收破坏(vandalism)的能量,抑制裂纹的变化和延伸。此变化称为马氏体转变。可分为烧成冷却过程(guò chéng)中相变和使用过程中相变,前者是温度诱导,后者是应力诱导。   氧化锆相变增韧机理,主要由如下理论组成。   t→m相变尺寸效应示意图 
解析(analysis 剖析;深入分析): 
临界尺寸dc。d>dc的晶粒,室温下已经转变为m相;d<dc的晶粒,室温下仍保留为t相;只有d<dc的晶粒,才可能(maybe)产生韧化作用。 
应力诱发相变的临界粒径d1。t相的稳定(解释:稳固安定;没有变动)性随粒径的减小而增加。当承载时,裂纹尖端应力能诱发部分颗粒产生t↔m相变。 
诱发显维裂纹的临界直径dm。氧化锆陶瓷生产要求制备高纯、分散性能好、粒子超细、粒度分布窄的粉体,氧化锆超细粉末的制备方法很多,氧化锆的提纯主要有氯化和热分解法、碱金属氧化分解法、 石灰熔融法、等离子弧法、沉淀法、胶体法、水解法、喷雾热解法等。当d>dc的晶粒室温下为m相,由于相变的体积(volume)效应,产生显微裂纹或应力。d>dm的晶粒相变时,相变产生的积累变形大,诱发显微裂纹。dc>d>dm的晶粒相变时,相变产生的积累变形小,不足诱发显维裂纹,当其周围存在残余应力。 
其相变增韧机制主要有:应力诱导相变、相变诱导微裂纹增韧,残余应力增韧等。

A、应力诱导相变增韧 
部分稳定的氧化锆陶瓷,四方相颗粒分布于基体中。当基体对ZrO2颗粒有足够的压应力,而ZrO2的颗粒度又足够小,则其相变温度可降至室温以下,这样在室温时ZrO2仍可以保持四方相。 
氧(Oxygen)化(oxidation)锆中四方相向单斜相的转变可通过(tōng guò)应力诱发产生。当材料(Material)受到外界拉应力时,基体对ZrO2的压抑作用得到松弛,ZrO2颗粒即发生四方相到单斜相的转变,这种相变将吸收能量而使裂纹尖端的应力场松弛,增加裂纹扩展阻力,从而大幅度提高陶瓷材料的韧性。 1)ZrO2晶粒在室温下已经转化为m相,d<dc的晶粒室温下保留部分t相,才可能(maybe)产生相变增韧作用。 
2)相数量对陶瓷(原料:非金属矿物)韧性的提高有直接影响(influence),全t相的TZP材料是相变增韧效果最明显的材料。 
3)相稳定性随晶粒直径减小而增大,因此,只有d>d1的室温亚稳t相才会对相变韧化作出贡献。 

B、微裂纹增韧 
部分稳定(解释:稳固安定;没有变动)的ZrO2陶瓷(原料:非金属矿物)在冷却过程中,存在相变,在基体中产生分布均匀的微裂纹。当材料(Material)受力时,主裂纹扩展过程中碰到原有微裂纹会分叉和改变方向,从而分散主裂纹尖端能量,提高了断裂能,称为微裂纹增韧。 
微裂纹的产生: 
1)自发相变微裂纹,即d>dm的晶粒相变时,相变产生的积累变形大,诱发显维裂纹。 
2)应力诱发相变微裂纹,当承载时,裂纹尖端应力能诱发一部分d1<d<d< font="">c的颗粒产生t-m相变,并诱发出极细小的微裂纹。氧化锆陶瓷白色,含杂质时呈黄色或灰色,一般含有HfO2,不易分离。在常压下纯ZrO2共有三种晶态。氧化锆陶瓷的生产要求制备高纯、分散性能好、粒子超细、粒度分布窄的粉体,氧化锆超细粉末的制备方法很多,氧化锆的提纯主要有氯化和热分解法、碱金属氧化分解法、石灰熔融法、等离子弧法、沉淀法、胶体法、水解法、喷雾热解法等。喷气织机辅嘴检修工需要对机器的电动油泵、集中供油、主电动机散热部位、开口凸轮箱的输入轴、电磁制动器、探纬器、剪刀、绞边、边撑和捕边处理纱进行日常保养。 

C、残余应力增韧 
dc>d>dm的晶粒相变时,相变产生的积累变形小,不足诱发显维裂纹,其周围存在残余压应力,导致材料强度(strength)和韧性(toughness)的提高。 
解析:脆性断裂通常是在张应力作用下,自表面开始,如果在表面造成一层残余压应力层,则在材料(Material)使用过程(guò chéng)中表面受到拉伸破坏之前首先要克服表面上的残余压应力。
在了解(Find out)了氧化锆的相变增韧机理之后,使我们对氧化锆陶瓷(原料:非金属矿物)材料(Material)的使用更加放心,其优良特性深得众多工厂喜爱,氧化锆陶瓷可进行定制加工后制成为陶瓷棒,陶瓷板,陶瓷环等多种陶瓷零件。 

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