相变增韧物质的复合陶瓷迅速发展在工业和科学技术的许多领域获得了日益广泛的应用。
ZrO2在常压及不同的温度下具有立方c2ZrO2、四方t2ZrO2及单斜m2ZrO2等3种不同的晶体结构。当ZrO2从高温冷却到室温时要经历cytym的同质异构转变其中tym会产生35的体积膨胀和78的剪切应变由于ZrO2自身马氏体转变的这个特点引起显著裂纹韧化和残余应力韧化可使韧性得到显著提高。ZrO2的增韧机制一般认为有应力诱导相变增韧、微裂纹增韧、压缩表面韧化。在实际材料中究竟何种增韧机制起主导作用在很大程度上取决于四方相向单斜相马氏体相变的程度高低及相变在材料中发生的部位。
1应力诱导相变
ZrO2在室温下为单斜晶系温度达到1170e时转化为亚稳态四方晶型在应力作用下可诱发相变重新回到单斜晶此时伴随体积膨胀导致微裂纹闭合从而韧化陶瓷或者说在裂纹尖端应力场的作用下ZrO2粒子发生四方单斜相变而吸收了能量即外力做了功从而提高了断裂韧性。这就是应力诱导相变。
2微裂纹增韧
不同基体中室温下ZrO2颗粒保持四方相的临界尺寸不同当某颗粒大于临界尺寸时室温四方相已转变为单斜相并在其周围的基体中形成微裂纹。当主裂纹扩展到ZrO2颗粒时这种均匀分布的微裂纹可以缓和主裂纹尖端的应力集中或使主裂纹分叉而吸收能量这就是ZrO2的微裂纹增韧。
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f如有你有帮助，请购买下载，谢谢！3压缩表面韧化研磨相变韧化ZrO2的表面可以使表面层的四方相ZrO2颗粒转变为单斜相并产生体积膨胀形成压缩表面层从而强化陶瓷。ZrO2增韧Al2O3陶瓷刀具是典型的相变增韧陶瓷美国和瑞典研制的ZrO2增韧陶瓷刀片具有相当高的刀刃强度和耐磨性用于加工合金钢时粗车速度为313ms精车速度为15ms。它可以在高于硬质合金刀具45倍的切削速度下加工高温合金。14颗粒增韧用颗粒作为增韧剂制备颗粒增韧陶瓷基复合材料其原料的均匀分散及烧结致密化都比短纤维及晶须复合材料简便易行。因此尽管颗粒的增韧效果不如晶须与纤维但如颗粒种类、粒径、含量及基体材料选择得当仍有一定的韧化效果同时会带来高温强度、高温蠕变性能的改善。所以颗粒增韧陶瓷基复合材料同样受到重视并开展了有效的研究工作。从增韧机理上分颗粒增韧分为非相变第二相颗粒增韧、延性颗粒增韧、纳米颗粒增加。非相变第二相颗粒增韧主要是通过添加颗粒使基体和颗粒间产生弹性模量和热膨胀失配来达到强化和增韧的目的此外基体和第二相颗粒的界面在很大程度上决定了增韧机制和强化效果目r