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氧化锆陶瓷是是如何在ZAT陶瓷中增韧的?

想必大家都知道ZAT陶瓷(原料:非金属矿物)是在氧(Oxygen)化铝(Al)中加入一定量的氧化(oxidation)锆所形成的复相陶瓷材料,那么氧化锆陶瓷是如何在ZAT陶瓷中增韧的呢?它的增韧机理是什么呢?给出的解释如下:

ZTA陶瓷(原料:非金属矿物)的增韧机理:
ZrO2增韧机制有许多种:应力诱导相变增韧、相变诱发微裂纹增韧、表面诱发强韧化和微裂纹分叉增韧等。喷气织机辅嘴检查边撑环转动是否灵活、是否磨损、是否积存有飞花、止纱销和主鼓间隔是否为0.5 mm,气管是否漏气,集中供油是否漏油,油管是否有损伤或折弯,控制箱内部是否积存有飞花,确认综框高度误差是否在2 mm以内,滤气器排气管是否畅通,经轴小齿轮上是否存有飞花,开口装置锥齿轮轴上是否有纱头、滤油器上筛眼是否堵塞,送经、松经轴上是否卷有纱头,电线绝缘套管是否有损伤、制动器的间隙是否正确。油嘴部位加油、开放型齿轮的齿面和链条的加油以及检查综框和综框导板上是否有磨损。在实际材料(Material)中,究竟何种机制起主导(guiding)作用,在很大程度上取决于四方相氧化锆(t-ZrO2)向单斜相氧化锆(m-ZrO2)马氏体(martensite)相变程度的高低及相变在材料中发生的部位。 
ZAT陶瓷(原料:非金属矿物)片 1.1 应力诱导相变增韧
当部分稳定(解释:稳固安定;没有变动)的t-ZrO2弥散在Al2O3陶瓷基体里,即存在t-ZrO2与m-ZrO2的可逆相变特性,晶体结构的转变伴随有3~5%的体积(volume)膨胀。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。由于两者具有不同的热膨胀系数,烧结(把粉状物料转变为致密体的过程(guò chéng))完成后,在冷却(cooling)过程中,ZrO2颗粒周围则有不同的受力情况。当基体对ZrO2颗粒有足够的压应力而ZrO2的颗粒度又足够小时,则其相变温度(temperature)可降至室温以下,这样在室温时ZrO2仍可保持四方相。
当材料(Material)受到外应力时,基体对ZrO2的压抑作用得到松弛,ZrO2颗粒即发生t-m相变,形成一相变过程(guò chéng)区。喷气织机辅嘴检查边撑环转动是否灵活、是否磨损、是否积存有飞花、止纱销和主鼓间隔是否为0.5 mm,气管是否漏气,集中供油是否漏油,油管是否有损伤或折弯,控制箱内部是否积存有飞花,确认综框高度误差是否在2 mm以内,滤气器排气管是否畅通,经轴小齿轮上是否存有飞花,开口装置锥齿轮轴上是否有纱头、滤油器上筛眼是否堵塞,送经、松经轴上是否卷有纱头,电线绝缘套管是否有损伤、制动器的间隙是否正确。油嘴部位加油、开放型齿轮的齿面和链条的加油以及检查综框和综框导板上是否有磨损。在过程区内,一方面由于裂纹扩展而产生新的断裂(fracture)表面,需要吸收一部分能量;另一方面相变引起的体积膨胀效应也要消耗(consume)能量;同时相变的晶粒由于体积膨胀而对裂纹产生压应力,阻碍裂纹扩展。由此可见,应力诱导的这种组织转变消耗了外加应力,降低了裂纹尖端的应力强度(strength)因子,使得本可以继续扩展的裂纹因能量消耗造成驱动力减弱而终止扩展,从而提高了材料断裂韧性。这就是ZrO2的应力诱导相变增韧。
1.2 微裂纹增韧
t-ZrO2弥散在Al2O3陶瓷(原料:非金属矿物)基体里时,粒径d>dm(m相晶粒的临界粒径)的晶粒在冷却过程(guò chéng)中会发生t-m相变,由于体积效应较明显而诱发微裂纹。不论是ZrO2陶瓷在冷却过程中产生的相变诱发微裂纹,还是裂纹在扩展过程中在其尖端区域形成的应力诱发相变导致的微裂,都将起着分散主裂纹尖端能量的作用,从而降低(reduce)裂纹扩展驱动力,提高材料的韧性(toughness),称为微裂纹增韧。
近年来随着国外新型陶瓷(原料:非金属矿物)材料(Material)技术的不断进步与发展,在某些领域用传统氧(Oxygen)化铝(Al)陶瓷材料制作的耐磨陶瓷零件,其耐磨耗性和机械强度(strength)已不能满足工作要求。必须采用强度更高、耐磨性更好的耐高温结构陶瓷材料(ZAT陶瓷)。 

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