通常的氧化鋯增韌陶瓷有：氧化鋯 -Mg0，氧化鋯 -氧化鋁，氧化鋯-Yz 03，氧化鋯-Ca0。現(xiàn)在發(fā)展了氧化鋯 -Ce02，Y2 03 -氧化鋯-Hf02等。此外還有晶須（纖維）-氧化鋯復(fù)合增韌陶瓷。其韌性如表2-1-10。
表2-1-10幾種增韌陶瓷材料的KI c值
| 材 料 | Kic (MN . m-3/2) |
| ZrOl-Y203（假四方晶） | 6～9 |
| 氧化鋯-Ca0(析出強(qiáng)化) | 9. 6 |
| 氧化鋯-Mg0(析出強(qiáng)化) | 5. 7 |
| 氧化鋯（部分穩(wěn)定化一穩(wěn)定相） | 1. 1 |
| 氧化鋯-A12 0a | 9. 8 |
| Sia N4 | 4. 8～5. 8 |
| SiC | 3. 4 |
| B4C | 6. 0 |
| Alz Oa | 4. 5 |
| 尖晶石單晶 | 1. 3 |
從上表看出，增韌后的陶瓷材料，比以往的結(jié)構(gòu)材料Sia N4、SiC等的力學(xué)性能高得多。下面就主要的幾種增韌陶瓷分述加下：
在用氧化鋯增韌的陶瓷材料中，以氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷的效果最佳。如圖2-1-23所示。
關(guān)于氧化鋯增韌機(jī)理，在前面已經(jīng)論述，現(xiàn)就氧化鋯增韌A12 03的工藝等方面進(jìn)行討論。
良好的工藝是獲得氧化鋯增韌增強(qiáng)A12 0u陶瓷顯著效果的關(guān)鍵。當(dāng)然隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展和進(jìn)步，隨著工藝方面的不斷改進(jìn)，其增韌效果也不斷改善。在工藝上，首先是獲得優(yōu)質(zhì)的粉末，當(dāng)然粉末的制備可以有不同的方法。不管采用何種方法，其氧化鋯的顆粒細(xì)度要小，要不大于Dn（室溫臨界相轉(zhuǎn)變直徑），而且顆粒度分布范圍要窄。目的是為了使 ZTA陶瓷中同時(shí)獲得應(yīng)力誘導(dǎo)相變?cè)鲰g和微裂紋增韌兩種機(jī)制。
良好的工藝是獲得氧化鋯增韌增強(qiáng)A12 0u陶瓷顯著效果的關(guān)鍵。當(dāng)然隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展和進(jìn)步，隨著工藝方面的不斷改進(jìn)，其增韌效果也不斷改善。在工藝上，首先是獲得優(yōu)質(zhì)的粉末，當(dāng)然粉末的制備可以有不同的方法。不管采用何種方法，其氧化鋯的顆粒細(xì)度要小，要不大于Dn（室溫臨界相轉(zhuǎn)變直徑），而且顆粒度分布范圍要窄。目的是為了使 ZTA陶瓷中同時(shí)獲得應(yīng)力誘導(dǎo)相變?cè)鲰g和微裂紋增韌兩種機(jī)制。
下面介紹幾種獲得d -AIz Oj、氧化鋯、Yz0。均勻超細(xì)粉末的工藝方法。
口-A12 03粉末的制備是NH4 HCO,與NH4 Al (S04)2.12HzO合成NH4 AI(OH)：CO。，然后經(jīng)1260℃煅燒轉(zhuǎn)化成口-Al20。其工藝流程如下：
氧化鋯 (Yz 03)粉末是采用共沉淀法制備的。將Y2 03溶于鹽酸后與ZrOC12 - 8H20的水溶液混合，配成濃度為1．O% (mol)的鹽溶液，以噴霧方式加入溫度恒定在40℃的稀氨水中(pH=9)．并快速攪拌以提高沉淀時(shí)成核速率，使沉淀時(shí)絮凝小，沉淀顆粒細(xì)。沉淀物經(jīng)減壓過濾，水洗去Cl一離子（可用AgN03檢驗(yàn)），為減少組分流失，水洗時(shí)蒸餾水中加數(shù)滴氨水，使其pH=9。再用無水乙醇冼幾次（防止團(tuán)聚）。經(jīng)烘干磨細(xì)后在840℃煅燒，即得到氧化鋯(YZ 03)粉末。
氧化鋯 (Yz 03 )-A1203粉末的制備工藝有混合法、共沉淀法和沉淀包裹法。其工藝流程
如下：
(1)混合法
(1)混合法
(2)共沉淀法
(3)沉淀包裹法
實(shí)踐表明，工藝方法不同，所得粉末的性能、成型性能、燒結(jié)性能和韌化性能也是不同的。
上面三種工藝方法，其性能結(jié)果列于表2-1-11。裹2-1-11不同工藝流程制備的粉末及其燒結(jié)體的性質(zhì)
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┃工藝 ┃ D ┃ 粉末 ┃比表面積 ┃生坯 ┃A12 03 ┃燒結(jié) ┃體積 ┃線收縮 ┃ ┃保留￡Zr()： ┃
┃ ┃ ┃ ┃ ┃密度 ┃ ┃密度 ┃ ┃ ┃分散性 ┃ ┃
┃流翟 ┃(pLm) ┃ 狀態(tài) ┃(m2／g) ┃ ┃晶型 ┃ ┃分?jǐn)?shù) ┃ (%) ┃ ┃ 體積分敬 ┃
┃ ┃ ┃ ┃ ┃(g/ems) ┃ ┃(g/cm3) ┃ ┃ ┃ ┃ ┃
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┃ 1 ┃ ┃ 球狀 ┃ ┃ 2. 86 ┃ a -A12 0a ┃ 5. 19 ┃ 較高 ┃ 18.3 ┃ 差 ┃86. 2 Vu ( VoIJ ┃
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┃ 2 ┃ 0. 05 ┃多層片狀 ┃ 178 ┃ 1. 89 ┃ y-AIz 03 ┃ 5. 00 ┃ 較高 ┃ 30.2 ┃ 均勻 ┃ 95%(vui) ┃
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┃ 3 ┃ 0. 02 ┃ 球狀 ┃ ┃ 2. 69 ┃ r-AIz 03 ┃ 5. 20 ┃ 較高 ┃ 20.8 ┃ 均勻 ┃ 990/ (VoI) ┃
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為了進(jìn)一步改善增韌效果，適當(dāng)引入其他物質(zhì)，形成固溶體，例如引入Mg0、Al。()。、【：c()及Hfoz等。當(dāng)氧化鋯中含有0.12%(mol) Mg0時(shí)，ZTA陶瓷的斷裂韌性(KIc)有最大值。如圖2-1-24所示。引入Alz Oa，可以抑制氧化鋯晶粒長(zhǎng)大。又如引入Hfoz，由于Hf07具有和氧化鋯類似的結(jié)構(gòu)和特性，而且由于它比氧化鋯具有更高的M，（相轉(zhuǎn)變溫度）和A，（逆相變終止溫度），同時(shí)還具有比氧化鋯低的熱膨脹系數(shù)和相變 t-氧化鋯一m-氧化鋯體積效應(yīng)。因此Hf02有較高的耐高溫性能和抗熱震性。另一方面，由于Hf02高的姚溫度, t-氧化鋯向m-氧化鋯的相變驅(qū)動(dòng)力大，相變的臨界顆粒尺寸也小，所以在冷卻過程中，很難保存足夠的t-氧化鋯，這對(duì)相變?cè)鲰g是有利的。但當(dāng)Hf02-氧化鋯固溶體中引入少量Y2 0a和采用特殊工藝手段，可以使Y2 0a -Hf02 -氧化鋯固溶體獲得較高的t-氧化鋯，具有良好的增韌增強(qiáng)效果，同時(shí)可以改善ZTA陶瓷的高溫性能。
在一定量的YZ 03的范圍內(nèi)，ZTA陶瓷的斷裂韌性和抗彎強(qiáng)度是隨Y20。的增加而提高的。如圖2-1-25所示。這是由于Y2 03的加入能有效地抑制ZTA主晶相的晶粒長(zhǎng)大，而且還限制了彌散相(氧化鋯)顆粒生長(zhǎng)率。
在制備原料時(shí)，關(guān)鍵是要氧化鋯均勻分散，使氧化鋁顆粒包裹氧化鋯，從而相變時(shí)產(chǎn)生良好的增韌效果。
在成型工序方面，可依不同要求選擇成型方法。當(dāng)然要獲得良好的致密性，可采用熱壓法和等靜壓成型法。
燒結(jié)時(shí)，可采用相應(yīng)的燒成制度，使ZTA陶瓷燒成致密，并且使其結(jié)晶細(xì)化。
燒成后的制品，熱處理?xiàng)l件不同，其應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)足不同的，對(duì)馬氏體相變溫度高低及在應(yīng)力誘導(dǎo)下可相變￡-氧化鋯析出量有不同的影響，因而影響到材料的強(qiáng)度、斷裂韌性和抗熱震性。
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本文“幾種典型的氧化鋯增韌陶瓷及用途”由科眾陶瓷編輯整理，修訂時(shí)間：2020-10-27 16:18:50
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