成型及烧成温度制度对3Y-TZP陶瓷结构与性能影响的研究

摘要

本论文以3mol％Y2O3-ZrO2造粒粉为原料，采用干压成型和冷等静压成型工艺制备条状试样，并在常压烧结下制得3Y-TZP陶瓷。对烧结后的陶瓷试样分别测定了其线收缩率、体积密度、显气孔率、抗折强度和维氏硬度等；利用XRD分析陶瓷试样断面和表面的晶型，利用 SEM观察断面的微观形貌，运用线拦截法测定晶粒尺寸的大小。研究了成型及烧成温度制度对3Y-TZP陶瓷结构与性能的影响。同时，本课题还对两步烧结中T1和T2对3Y-TZP陶瓷结构与性能的影响进行了研究，并利用威布尔分布统计了不同烧结曲线下制得陶瓷试样的使用可靠性。
　　研究结果表明：在同一烧成温度下，干压75MPa后再结合150MPa冷等静压成型的试样具有较高的相对密度、较低的气孔率及线收缩率。当3Y-TZP陶瓷未达到致密化时，同一烧成温度下，成型压力对晶粒的大小几乎没有影响。在室温的条件下，3Y-TZP陶瓷中t-ZrO2发生相变的晶粒尺寸d为0.161μm　　1000℃之前以5℃/min，在1000℃～1300℃之间以0.5℃/min，1300℃～1480℃之间以6℃/min的升温速率进行升温，在1480℃保温90min的烧成温度制度下制得的3Y-TZP陶瓷试样的体积密度达到5.98 g/cm3，抗折强度最高达到704.65MPa，试样的晶粒尺寸为0.528μm，大小均匀，Weibull模数m为7.56。与以2℃/min的速率升温到1480℃，保温180min制得的试样相比，3Y-TZP陶瓷的性能得到改善，并且提高了其使用的可靠性。
　　两步烧结中，当T1=1450℃、T2=1400℃时，3Y-TZP陶瓷的性能最好。此时，陶瓷的体积密度为6.04g/cm3，抗折强度为913.33MPa，维氏硬度为13548MPa，试样的晶粒尺寸为0.464μm，Weibull模数m为9.31，使用可靠性较高。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1氧化锆及氧化锆陶瓷

1.2陶瓷的成型工艺

1.3陶瓷的烧成制度

1.4 Weibull分布

1.5研究目的与意义

1.6研究内容

1.7研究方案

2.1实验原料与实验仪器

2.2实验方法

第三章 成型对3Y-TZP陶瓷结构与性能的影响

3.1试样的制备

3.2物理性能分析

3.3 SEM分析

3.4本章小结

第四章 烧成温度制度对3Y-TZP陶瓷结构与性能的影响

4.1烧结温度对3Y-TZP陶瓷结构与性能的影响

4.2升温速率对3Y-TZP陶瓷结构与性能的影响

4.3保温时间对3Y-TZP陶瓷结构与性能的影响

4.4本章小结

第五章 两步烧结对3Y-TZP陶瓷结构与性能的影响

5.1试样的制备

5.2 T1和T2对3Y-TZP陶瓷物理性能的影响

5.3 SEM及XRD分析

5.4威布尔统计分析可靠性

5.5本章小结

第六章 结 论

参考文献

致谢

附录