氧化锆陶瓷性能专题培训课件.ppt
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一、氧化锆简介ZrO2的三种晶相:ZrO2三种晶相的晶胞结构上述三种晶态具有不同的理化特性,在实际应用为获得所需要的晶形和使用性能,通常加入不同类型的稳定剂制成不同类型的氧化锆陶瓷。例如ZTC(ZirconiaToughenedCeramics)氧化锆增韧陶瓷。其中ZTC陶瓷有三种典型组织:1、c-ZrO2相机体上弥散分布着t-ZrO2的双组织,即PSZ(PartiallyStailizedZirconia)部分稳定氧化锆;2、细小的晶粒完全是t-ZrO2相,即TZP(TetragonalZirconiaPolycrystal)四方氧化锆多晶陶瓷,如稳定剂为Y2O3即为Y-TZP;3、t-ZrO2相作为增韧相分散到其他陶瓷机体,即ZTC(ZirconiaToughenedCeramics)。二、氧化锆陶瓷的重要性能和机理2、硬度大、耐磨性好由于氧化锆陶瓷具有较大的强度和较好的耐磨性,所以其在冷成型工具、拉丝模等方面有所应用。3、强度大、韧性大氧化锆陶瓷具有的较大的强度(可达1500MPa),虽然韧性和一些金属相比有较大差距,但相比于其他陶瓷材料氧化锆陶瓷在“陶瓷圈儿”算是佼佼者(1-35MPa·m1/2)。4、低热导率、热膨胀系数可观氧化锆的热导率在常见陶瓷材料中最低(1.6-2.03W/(m·K),热膨胀系数与金属接近。因此,氧化锆陶瓷适宜做结构陶瓷材料。氧化锆有众多的优点,但是纯氧化锆四方相转变为单斜相非常地迅速且可逆,并引起约7.7%的体积变化,易使制品开裂。5、Y-TZPY-TZP为钇稳定四方氧化锆陶瓷。ZrO2中掺杂2%-3%(摩尔分数)的Y2O3,抑制了氧化锆陶瓷在室温下向单斜相的转变,并且相对稳定地保持四方相的形态。6、Y稳定机理Y3+半径与Zr4+半径相近。它们在ZrO2中溶解度很大,经高温处理,这些低价阳离子将取代Zr4+的位置。此时为了保持材料的局部电中性而在点阵中引入氧空位,分布在二氧化锆体内,锆离子周围的空位降低了局部氧氧之间的排斥力,使配位层产生较大的畸变,从而形成能够在室温下保持亚稳定的四方晶格置换型固溶体,。思考:1、为什么大部分的金属有延展性?2、为什么我们做的氧化锆指纹识别片可以弯曲一定的角度,而蓝宝石做的很薄也不能弯曲?5、Y-TZP增韧机理1975年,Garvie等人提出相变增韧机理。氧化锆中四方相向单斜相的转变可通过应力诱发产生。当受到外力作用时,这种相变将吸收能量而使裂纹尖端的应力场松弛,增加裂纹扩展阻力,从而大幅度提高陶瓷材料的韧性。三、氧化锆陶瓷应用对比与思考牙科氧化锆加工历史进程患者口腔里的氧化锆陶瓷义齿曾经经过了什么?粉体采购思考:不考虑是否可行,想象一个类似于加工氧化锆齿科的方法去加工3D手机一体框。四、Y-TZP陶瓷的缺陷产品经理的工作,就是将技术上不能完成的事,计代价的绕过去。———罗永浩谢谢!