CN1038803A - 高韧性高强度晶须补强氧化锆陶瓷 - Google Patents

Abstract

本发明是以氧化锆为主要组分，添加MgO、CaO、Y₂O₃、CeO₂及某些晶须的陶瓷材料。在特定的工艺规程下，瓷体内各相分布均匀，经表面物理、化学处理的晶须与基体有良好的结合。经热压烧成后的这类陶瓷材料具有较好的韧性和强度的特性，其断裂韧性高达20～25MPam^1/2，强度高达1500～1700MPa。

Description

本发明属于陶瓷材料领域。

陶瓷材料的脆性，影响了它的广泛应用。所以研制具有高韧性和高强度的陶瓷材料，一直是人们所致力的研究课题。自1975年Gamie利用ZrO₂的相变增韧来改善陶瓷材料的脆性以来，已取得很大进展。但是，未能较好地同时获得高韧性和高强度的陶瓷材料。近年来，采用纤维（成晶须）以补强陶瓷，虽取得进展，但由于许多技术问题尚不成熟，效果不十分明显。

本发明的目的是采用晶须（晶粒）补强与相变增韧的协同技术，通过晶须（成晶粒）的裂纹弯曲增韧来强化ZrO的相变增韧，致使较好地同时达到增韧和补强的效果。

本发明的中心内容是在ZrO₂相变增韧陶瓷中，添加适宜尺寸的Al₂O₃晶须（成长柱状晶粒），调整二相晶粒尺寸和界面结合性能，以获得高韧性和高强度的陶瓷材料。

其技术要点如下：

1·技术配方：

（ZrO₂+1.5mol～3mol%Y₂O₃）+5～30Wt%Al₂O₃晶须（成长柱状晶粒）。

2·工艺控制的要求：

1）晶粒尺寸：

ZrO₂（含Y₂O₃）0.5～3μ（直径）

Al₂O₃晶须（长柱状晶粒）

直径1～3μ;长度3～10μ。

2）对Al₂O₃晶须（长柱状晶粒）采用MgO、CaO、Y₂O₃、CeO₂等进行表面处理。

3）Al₂O₃晶须与ZrO₂（含Y₂O₃）用液相共沉淀法或溶胶-凝胶方法混合均匀。

4）热压烧成条件：

温度1400～1650℃;压力20～35MPa。

下面举实例说明本发明方案及工艺流程：

将〔ZrOCl₂、8H₂O+2.2mol%Y₂O₃（以YCl₃形式加入）+Al₂O₃晶须（成Al₂O₃晶粒）〕先后经由溶液混合、NH₄OH沉淀（PH11～13）、过滤、清洗、烘干、煅烧650℃、粉末、热压烧成：（温度1600℃1h;压力20MPa）组成的工艺流程后，可获得所需样品。

样品性能测试结果：

;σ_f＝1578MPa。

Claims (6)

1、一种以氧化锆为主要组分的陶瓷材料，其特征配方为(ZrO₂+1.5mol～3mol%Y₂O₃)+5～30Wt%Al₂O₃晶须(成长柱状晶粒)，其中Al₂O₃晶须应采用MgO、CaO、Y₂O₃、CeO₂等进行表面处理。

2、按权利要求1所述的陶瓷材料，其特征是晶粒尺寸：ZrO₂（含Y₂O₃）直径为0.5～3μ;Al₂O₃晶须（长柱状晶粒）直径为1～3μ，长度为3～10μ。

3、按权利要求1所述的陶瓷材料，其特征是Al₂O₃晶须与ZrO₂（含Y₂O₃）用液相共沉淀法或溶胶-凝胶方法进行均匀混合。

4、按权利要求1所述陶瓷材料，其热压烧成条件为温度1400-1650℃;压力为20～35MPa。

5、按权利要求1所述的陶瓷材料，其特征配方为ZrOCl₂·8H₂O+2.2mol%Y₂O₃（以YCl₃形式加入）+Al₂O₃晶须（或Al₂O₃晶粒）〕。

6、按权利要求5所述的配方，其特征工艺流程为先后经溶液混合、NH₄OH沉淀（PH11～13）、过滤、清洗、烘干、煅烧（650℃）、粉末、热压烧成（温度1600℃ 1h;压力20MPa）后得样品。