基于氧化锆陶瓷粒径控制的断裂韧性研究

摘要

为研究颗粒尺寸对氧化锆陶瓷断裂韧性的影响规律，探索t-ZrO2在断裂和压痕过程中发生马氏体相变的倾向，用无压烧结制备氧化锆（3%Y2O3，摩尔分数）陶瓷，经1 400℃和1 500℃烧结，得到陶瓷试样颗粒尺寸分别为290 nm和780 nm。用压痕法和单边切口梁法测定氧化锆陶瓷的断裂韧性，通过X射线衍射和拉曼光谱分析压痕中不同区域的相变。结果表明：粗颗粒氧化锆陶瓷的硬度和弯曲强度均低于细颗粒陶瓷，但粗颗粒陶瓷的断裂韧性更高；细颗粒试样几乎未发生马氏体相变；粗颗粒陶瓷在断面中单斜相氧化锆的体积分数为26%，在压痕中心和裂纹尖端的单斜相体积分数分别为42.2%和18.5%，对阻碍裂纹扩展提高断裂韧性起重要作用。