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氧化锆增韧氧化铝(ZTA)陶瓷的主要因素及增韧原理

2024-04-07 9001cc金沙以诚为本特瓷

        氧化锆增韧氧化铝陶瓷也叫锆铝复合陶瓷或ZTA陶瓷 ，是在陶瓷配方中引入了氧化锆等因素 ，提高陶瓷韧性 ，让其在耐磨的同时也具有较强的抗攻击能力。由于ZTA陶瓷的这种特征 ，以是ZTA陶瓷衬板(NMC-ZTA)普遍用于常温情形下 ，输料量大、物料大、攻击力大的重磨损装备上作防磨内衬。

一、ZTA陶瓷的主要因素

        ZTA陶瓷的主要因素是Al?O?、ZrO?、Cr?O?、TiO?以及ZnO ，这些物质晶格相似 ，在烧结历程中与Al?O?形成固熔体 ，起到细化晶粒 ，增进烧结和提高断裂韧性的作用 ，ZTA陶瓷的断裂韧性KIC≥5.5MPa•m1/2。
 
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二、增韧原理

        1. 应力诱导相变增韧。氧化锆在特定条件下会爆发相变 ，从单斜晶系转变为亚稳态的四方晶型。这种相变在受到外应力时爆发 ，导致体积膨胀 ，从而阻止裂纹扩展。
        2. 微裂纹增韧。在ZTA陶瓷中 ，氧化锆的添加会导致基体中形成匀称漫衍的微裂纹。这些微裂纹增添了质料的断裂外貌能 ，促使主裂纹分叉 ，阻碍裂纹的快速扩展 ，从而提高质料的韧性。
        3. 弥散增韧。通过在氧化铝基体中添加四方氧化锆和立方氧化锆 ，可以形成曲折的裂纹扩展路径 ，增添质料的断裂韧性。
        4. 压缩外貌韧化。通过研磨处置惩罚 ，可以使外貌层的氧化锆颗粒转变为单斜相 ，体积膨胀形成压缩外貌层 ，从而抵消一部分外加拉应力 ，强化陶瓷。
        5. 氧化锆晶粒的保存能牢靠和强化氧化铝陶瓷的晶界 ，削弱裂纹的影响。氧化锆的弹性模量和热膨胀系数与氧化铝差别 ，当氧化锆填充在氧化铝晶界处时 ，会受到晶界的径向压应力 ，从而提高陶瓷的断裂韧性。
 
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三、性能

        ZTA陶瓷的主要性能为耐磨损、抗攻击 ，详细性能指标如下：
项目 单位 指标
洛氏硬度 HRA ≥90
断裂韧性 MPa•m1/2 ≥5.5
体积密度 g/cm³ ≥4.15
抗弯强度 Mpa 300~800
抗压强度 Mpa 1200~3000
磨损体积 cm³ ≤0.01
耐酸碱性能 PH 3~12

  文/谢勇
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