高性能复合钇锆结构陶瓷制备研究

摘要

近些年来,氧化锆陶瓷已经得到了广泛的应用,凭借其优良的性能,已经成为了目前使用最广的氧化物陶瓷之一。普通氧化锆陶瓷材料在制备过程中容易发生体积变化,造成基体产生开裂,影响材料的性能。为了获得性能良好的氧化锆陶瓷,人们开始在氧化锆基体中加入不同的添加剂,获得了性能较好的氧化锆增韧陶瓷。应用最广泛的增韧陶瓷材料为氧化钇稳定的四方多晶氧化锆(Y-TZP)。赣南地区稀土钇资源丰富,本课题利用了这一地理与资源优势,研究了不同配方氧化钇含量与不同烧结温度对Y-TZP材料的影响。
　　通过运用同步辐射技术中的XANES分析,更加深入地确定了Y-TZP材料的化学信息,为研究Y-TZP材料的性能提供了理论参考。并通过结合扫描电镜对材料的断口形貌的分析以及X射线衍射对材料的物相组成及含量的分析,对材料的密度、抗弯强度、维氏硬度、断裂韧性以及抗热震性能进行了研究。
　　研究结果表明,材料的烧结温度为1460℃,Y2O3含量为5.5wt％,Y-TZP材料在烧结过程中,Y2O3基本不出现析出,材料的致密度高,孔隙率低,晶粒尺寸细小,并且在室温下保存了大量亚稳态的四方相氧化锆,抗弯强度达1139MPa,维氏硬度达1372kg·mm-2,断裂韧性也能达到6.84MPa·m1/2,确定了相对较好的氧化锆陶瓷配方以及较好的制备工艺。
　　氧化锆陶瓷材料性能是受多个因素的影响,必须综合分析各个因素对其产生的影响,并不能考虑单一的影响因素。要获得性能优良的钇锆复合陶瓷材料,必须严格控制氧化钇的含量,设定合理的烧结温度。

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第一章 文献综述

1.1 课题来源

1.2 先进结构陶瓷

1.3 氧化锆陶瓷

1.4 TZP陶瓷材料的研究现状

1.5 Y-TZP陶瓷材料的制备

1.6 同步辐射技术

1.7 本课题研究意义、主要内容及创新点

第二章 复合钇锆陶瓷材料的制备以及表征

2.1 试验流程

2.2 实验材料与实验设备

2.3 试验方案

2.4 材料的性能测试方式

第三章 Y-TZP陶瓷材料的同步辐射研究

3.1 试验方法

3.2 Y-TZP陶瓷粉末制备

3.3 确定氧化钇含量范围

3.4 确定烧结温度范围

3.5 Y-TZP材料同步辐射研究

3.6 本章小结

第四章 氧化钇含量对Y-TZP陶瓷材料的性能影响

4.1 试验方法

4.2 试验结果讨论与分析

4.3 本章小结

第五章 烧结温度对Y-TZP陶瓷材料的性能影响

5.1 试验方法

5.2 试验结果讨论与分析

5.3 本章小结

第六章 结 论

参考文献

致谢

个人简历

在学期间发表的学术论文与研究成果

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