ZrO2基复合材料的发展现状及其应用.ppt

ZrO2基复合材料的发展现状及其应用 1.简介 2.现状 3.应用 4.参考 文献 1.简介 简介 二氧化锆因具有良好的热稳定性能、高温力学性能、抗热震性能、高温导电性能、 抗腐蚀性能及相变增韧作用等，已在氧传感器，气敏材料，固体氧化物燃料电池，陶 瓷牙齿、陶瓷骨骼，陶瓷刀具，超高温发热体，高级耐火材料，热障涂层等方面有了 广泛的应用，它是近年来现代工业技术领域中一种常用的结构和功能材料。ZrO2是迄今为止唯一实现应用的相变增韧的材料，其相变增韧作用的机理为：四方相（t-ZrO2→单斜相（m-ZrO2）的相变引起了体积变化和剪切应力，其能够吸收应变能并弥合裂 纹，阻止裂缝的进一步扩展，从而增加了陶瓷抵抗裂缝扩展的能力，即增加了陶瓷的 韧性。 简介 基于 ZrO2的强度及相稳定性较低的缺点，常采用添加增强相或稳定剂来改善它的性能。目前，常用的添加颗粒有 Al2O3[60]SiC、TiB2等。Basu 等采用真空热压烧结，在 28MPa 的压力下、1450℃保温 1h 制备了 ZrO2/ZrB2复合材料。力学性能的 研究结果表明：复合材料的弹性模量为 261GPa，断裂韧性约为 9MPa·m1/2，而硬度则达到 13GP可见，ZrB2的加入提高了 Y-TZP 材料的弹性模量和断裂韧性。目前，对 ZrO2-ZrB2-MgO 复合材料的研究还较少。本课题以自合成的二硼化锆为增强相，MgO 为稳定剂，Y2O3为烧结助剂，采用常压烧结制备 ZrO2-ZrB2-MgO 复合 材料，并对其力学性能进行研究 1 氧氧化锆陶瓷的特点、性能化锆陶瓷的特点、性能 特点： 纯ZrO2为白色，含杂质时呈黄色或灰色，添加显色剂还可显示各种其它颜色。纯氧化锆的分子量123.22，理论密度是5.89g/cm3，熔点为2715℃ 。 　　性能： 化学性能稳定，除硫酸和氢氟酸外，对酸、碱及碱熔体、玻璃熔体和熔融金属具有很好的稳定性。热导率低、热稳定性好及高温蠕变小是氧化锆陶瓷的最主要特征。纯二氧化锆陶瓷致密烧结体变形温度高达2400～2500℃，一般纯工业二氧化锆生产的制品蠕变温度也达2200℃。具有极好的耐磨性，与三氧化二铝陶瓷相比，其磨损率为 0：15。 氧化锆的晶型种类： 单斜（Monoclinic）氧化锆（m-ZrO2） 四方（Tetragonal）氧化锆（t-ZrO2） 立方（Cubic）氧化锆（c-ZrO2） 在低温段（﹤950℃）为单斜相， 在中温段（1200～2370℃）为四方相， 在高温段（﹥2370 ℃ ）为立方相。。 1.稳定氧化锆陶瓷类 由于纯氧化锆硬度很大 ,且发生相变时伴随有 3～5 %的体积变化 ,所以无法制备出理想的制品 ,必须进行晶型稳定化处理。常用的稳定剂(如MgO , CaO , Y2 O3或 CeO2等稀土氧化物等)阳离子半径与 Zr 4 +相近(相差在 12 %以内) ,在 ZrO2中溶解度很大 ,可以和 ZrO2 形成置换型固溶体 ,这种固溶体可以通过急冷处理保持稳定 ,不再发生相变,没有体积变化 ,称为稳定氧化锆陶瓷。 1 （2·3·4） 2. 部分稳定氧化锆(PartiallyStabilizedZirconia,PSZ)类 在氧化锆稳定化过程中 ,如果稳定剂添加量不足 ,就不会完全转化为稳定的立方相 ,而是由立方相和四方相混合组成的部分稳定结构。 3.四方多晶氧化锆增韧陶瓷(TetragonalZirconiaPolycrystals,TZP) 其临界粒径在 0.1～10nm 范围内 ,取决于稳 定剂的固溶量和材料密度 ,全部由四方相组成 ,理 论上具有最好的韧性。 4 　其它弥散氧化锆陶瓷(DiffusedZirconiaCeramics , DZC) 如氧化锆增韧莫来石陶瓷具有良好的高温力学性能,但常温性能不理想。其它还有氧化锆增韧氮化硅陶瓷和氧化锆增韧玻璃陶瓷等 。 氧化锆的晶型种类： 单斜（Monoclinic）氧化锆（m-ZrO2） 四方（Tetragonal）氧化锆（t-ZrO2） 立方（Cubic）氧化锆（c-ZrO2） 在低温段（﹤950℃）为单斜相， 在中温段（1200～2370℃）为四方相， 在高温段（﹥2370 ℃ ）为立方相。。 （5） 2.现状 现状 氧化错基复合载体的研究进展 工业上使用的载体种类不一，并随着活性组分和反应的种类而异，一般来 讲，一个理想的催化剂载体应该具备足够的强度、足够的比表面和适宜的孔结 构，同时还要具备足够的稳定性和导热性以及经济与环保的要求。传统