氧化鋯陶瓷件結(jié)構(gòu)增韌的方法
氧化鋯陶瓷件的第一種是細化理論,認為氧化鋯陶瓷件加工的引入能抑制基體晶粒的異常長大,使基體結(jié)構(gòu)均勻細化,從而提高氧化鋯陶瓷件復合材料強度韌性。第二種的穿晶理論,認為復合材料中,基體顆粒以顆粒為核發(fā)生致密化而將顆粒包裹在基體晶粒內(nèi)部形成晶內(nèi)型結(jié)構(gòu)。這樣便能減弱主晶界的作用,誘發(fā)川晶斷裂,使材料斷裂時產(chǎn)生川晶斷裂而不是沿晶斷裂,從而提高氧化鋯陶瓷件復合材料強度和韌性。第三種是針孔理論,認為存在于基體晶界的顆粒產(chǎn)生針孔效應(yīng),從而限制了晶界滑移和空穴,蠕變的發(fā)生。晶界的增強導致復相氧化鋯陶瓷件韌性的提高。
復相氧化鋯陶瓷件的力學性能與微觀結(jié)構(gòu)觀察研究表明:復相陶瓷具有兩個顯著特點。
1)復相氧化鋯陶瓷件力學性能顯著提高,提高的程度有時達數(shù)倍。
2)復相氧化鋯陶瓷件具有多重界面的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。首先,微米級的基體顆粒0.5-5um形成主晶界。
其次,彌散的顆粒往往不在主晶界,而是處在基體顆粒的內(nèi)部,形成晶內(nèi)型復合結(jié)構(gòu),在顆粒與主晶界顆粒間形成次級晶界。氧化鋯陶瓷件晶內(nèi)結(jié)構(gòu)和次級晶界是陶瓷基復合材料出現(xiàn)的新的結(jié)構(gòu)形式。這種結(jié)構(gòu)存在對材料的力學性能有重要影響。
在復相氧化鋯陶瓷件中,微米或亞微米基體晶粒與增強相顆粒共存,顆粒分布在材料基體晶粒內(nèi)部,增強了氧化鋯陶瓷件晶界強度,大幅度提高氧化鋯陶瓷件的力學性能和可靠性,使易碎的陶瓷可以變成富有韌性的特殊材料,因此氧化鋯陶瓷件成為最接近實用化的陶瓷。