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氧化鋯陶瓷的燒結(jié)溫度與密度的關(guān)系

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氧化鋯陶瓷的密度為5.9~6.05g/cm3左右,但其實它不是一個固定值,它的密度隨著燒結(jié)溫度的變化會有輕微改變,下面河南奧菲達(dá)儀器給大家詳細(xì)分析一下。

密度與晶粒的變化是燒結(jié)過程中最基本的變化。圖3-10是材料相對密度與燒結(jié)溫度的關(guān)系。從圖3-10可見,和普通陶瓷一樣,納米Y-TZP陶瓷的無壓燒結(jié)大致也可分為三個階段:


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①燒結(jié)初期從室溫到1000℃之前,坯體的相對密度只從47%增加到62%,變化較小。

②燒結(jié)中期。燒燒結(jié)溫度在1000~150℃之間,坯體的密度迅速提高到96%以上。

③燒結(jié)后期。燒結(jié)溫度高于1150℃,坯體接近致密化。圖3-11是材料晶粒生長與燒結(jié)溫度的關(guān)系。

從圖3-11可看到,晶粒生長可分為兩個階段。在溫度低于1300℃時,晶粒生長比較緩慢;而溫度繼續(xù)升高時,晶粒迅速生長。比較圖3-10和圖3-11可以發(fā)現(xiàn),在950~1300℃之間,雖然材料已基本致密,但晶粒并未迅速長大,這與一般經(jīng)典理論所說的燒結(jié)末期晶粒迅速長大似乎不大相符。

其原因可能是:由于納米Y-TZP材料在1100℃以上燒結(jié)時,晶粒中的Y+會向晶界析出,并在晶界富集,從而阻止了晶粒長大,因此在一定濕度下,即使在燒結(jié)后期,晶粒生長也會受到抑制。有人認(rèn)為,納米Y-TZP的燒結(jié)中期與后期,晶粒生長指數(shù)m都為3,即遵循相同的擴(kuò)散形式,這也可部分解釋圖3-11的結(jié)果。

較圖3-10和圖3-11可知,在1150℃時可獲得燒結(jié)相對密度達(dá)97.5%,晶粒大小僅90nm左右的納米YTZP材料。

氧化鋯陶瓷的特殊密度導(dǎo)致了它的優(yōu)良性能,所以很適合用來加工成各類陶瓷零件。


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