1、 氧化锆增韧氧化铝简述
硬度高,弹性模量大,具有优异的化学稳定性和高温性能,但其断裂韧性比较低,一般为3 MPa·m1/2,因此表现出较大的脆性。通过添加第二相颗粒或晶须进行 Al2O3增韧补强得到普遍关注，而在 Al2O3中引 ZrO2被认为是改善 Al2O3陶瓷断裂性和强度的最有效方法。
ZrO2 最早引人 Al2O3中,是作为一种促进 Al2O3陶瓷致密化的烧结助剂,微量 ZrO2(0.1%~0.2%)的引入通过点阵缺陷形成固溶体可促进致密化过程,显微结构上仍然为 Al2O3单相陶瓷。但氧化锆增韧氧化铝（ZTA)材料显微结构则完全不同,表现为两个明显的相,即 Zr 和AlO 相。即使在很高的温度下，Zr0与 Al2O3 之间都不会生成固体。无论在 AO中添加ZrO2还是在ZrO2中添加 Al2O3，只能形成 ZrO2-Al2O3系两相陶瓷复合材料。近 20 年来,ZTA 陶瓷体系得到广泛研究和应用。研究包括 ZTA 陶瓷的制备技术不同特性 ZrO2颗粒对 Al0的增和强化机制ZTA 陶瓷的显微结构及力学性能等。事实上，ZrO引人不但可显著提高 Al2O3。的断裂韧性,同时也大大提高其断裂强度,即可同时达到增韧与补强作用。目前,已报道的 ZTA 陶瓷的断裂韧性最高可达17 MPa·m2,抗弯强度最高可达2.4 GPa.
2、氧化锆增韧氧化铝陶瓷粉体的制备
常用的方法是直接将 ZrO2和Al2O3粉体进行混合,为达到高度分散和避免ZrO2团聚，通常采用湿法球磨或强力搅拌磨分散。可通过调整 pH 值、添加分散剂、超声辅助分散来增加粉体的均匀性。Deliso 等人(1988)通过在 ZrO2/Al2O3悬浮体中引入聚丙烯酸盐(NHPAA)分散剂,将ZrO2和 Al2O3的等电点移至较低 pH值,从而在近中性(如 pH=8.5)的范围使ZrO2/Al2O3达到完全分散,由该悬浮体制得ZrO2/Al2O3粉末烧结后具有均匀的显微结构。ZrO2 /Al2O3复合粉体也可通过化学合成方法直接获得,包括溶胶-凝胶法、共沉淀法醇盐水解法等。溶胶-凝胶法是将浓度高的金属氧化物或氢氧化物的溶胶变为凝胶,干燥烧得到氧化物粉末。当各组分(例如硝酸铝、氢氧化锆、醋酸钻)以溶胶形式混合时,在烧后可以使ZrO2在 Al2O3中达到良好的分散共沉淀法是在混合金属溶液中加沉淀剂,得到各成分均匀混合的沉淀,然后将沉淀热分解即可得到ZrO2/Al2O3粉体。以 NH4AL(SO4.)2.12H2O、ZrOCl2·8H2O,Y(NO3)3为母盐用 NHHCO作沉淀剂,控制滴定速度小于5 mL/min,采用沉淀法制备纳米3Y-ZrO2/Al2O3前驱体，在1000°C烧得到分散良好平均粒径为 10nm 的两相分布均的纳米复合粉体,该粉体试样在 1550°C,3h烧结得到致密度达98.6%的ZTA复合陶瓷。若将液相共沉淀法与非均匀成核法相结合可制备 ZrO2(3Y)包 AO纳复合粉体(林洁,2007)。其过程是将一定量的 Al2O3粉和分散剂(聚丙烯酸盐)加入制备好的NHOH和NHCI缓冲液中配成悬浮溶液再将配制好的 ZrO2和 Al2O3 的混合缓滴加到上述 Al2O3悬浮溶液中,同时搅拌。滴加完成后将沉淀物干燥得到前驱体,再在一定温度(如1000°C)进行烧,然后经湿法球磨烘干得到 Zr(3Y)包Al2O3的纳米复合粉体。锻烧后的纳米复合粉体,20%(wt)ZrO2/Al2O3于1650°C,2h常压烧结后试样断口的显微结构,白色颗粒为 ZrO2,可见分散比较均匀。
3、氧化锆增韧氧化铝陶瓷烧结工艺
ZTA的烧结有无压烧结、热压烧结和热等静压烧结。对于高ZrO2/Al2O3烧结一为固相烧结,烧结温度较高,且由于 Al2O3与 ZrO2的烧结收缩率不同以及粉体中可能存在团聚体,因此2TA 陶瓷纯固相烧结时可能形成非均的差分烧结。一些研究发现,在ZTA 中加入少量 MgO2对其烧结和显微结构的控制很有作用。实验结果表明:D当加人1000X10-的Mg0时,ZTA 陶瓷可以获得最高密度,这与在 Al2O3中加入MgO的作用类似;@最佳加人量与 ZTA 中 ZrO2 加人量无关;3加入的 MgO会优先溶于Al2O3，中,然后生成尖晶石,最后才会发生明显的 MgO 溶于ZrO2中的现象。等人(1988)向ZTA中引人 TiO,发现 TiO:会提高初始烧结速率及增大Al2O3晶粒尺寸
烧结过程中,ZTA 中的 ZrO2粒子将抑制基体 Al2O3晶粒长大和烧结致密化过程。从传质观点上来看,在晶粒长大过程中，ZrO2粒子有足够的自扩散能量,可以与晶界交叉点-起移动,这样粒子对交叉点施加一个拖拽力,阻碍Al2O3基体的晶粒长大。当ZrO2 粒子分布不能有效均匀地阻碍每一个Al2O3晶粒长大时,将发生晶粒的异常长大热压烧结可使 ZTA 高度致密化。与无压烧结相比,热压烧结的优点之一是可以避免差分烧结，这有利于显微结构的控制和力学性能的提高。但另一方面,热压烧结中的外加压力可以导致基体中产生残余应力,从而影响ZrO2晶粒的四方到单斜的相变,降低了 ZTA材料性能的各向同性。
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