氧化鋯陶瓷是是如何在ZAT陶瓷中增韌的？

想必大家都知道ZAT陶瓷是在氧化鋁中加入一定量的氧化鋯所形成的復相陶瓷材料，那么氧化鋯陶瓷是如何在ZAT陶瓷中增韌的呢？它的增韌機理是什么呢？科眾陶瓷廠(chǎng)給出的解釋如下：

ZTA陶瓷的增韌機理：

ZrO2增韌機制有許多種：應力誘導相變增韌、相變誘發(fā)微裂紋增韌、表面誘發(fā)強韌化和微裂紋分叉增韌等。在實(shí)際材料中，究竟何種機制起主導作用，在很大程度上取決于四方相氧化鋯(t-ZrO2)向單斜相氧化鋯(m-ZrO2)馬氏體相變程度的高低及相變在材料中發(fā)生的部位。

ZAT陶瓷片

1.1 應力誘導相變增韌

當部分穩定的t-ZrO2彌散在A(yíng)l2O3陶瓷基體里，即存在t-ZrO2與m-ZrO2的可逆相變特性，晶體結構的轉變伴隨有3~5%的體積膨脹。由于兩者具有不同的熱膨脹系數,燒結完成后，在冷卻過(guò)程中，ZrO2顆粒周?chē)鷦t有不同的受力情況。當基體對ZrO2顆粒有足夠的壓應力而ZrO2的顆粒度又足夠小時(shí)，則其相變溫度可降至室溫以下，這樣在室溫時(shí)ZrO2仍可保持四方相。

當材料受到外應力時(shí)，基體對ZrO2的壓抑作用得到松弛，ZrO2顆粒即發(fā)生t-m相變，形成一相變過(guò)程區。在過(guò)程區內，一方面由于裂紋擴展而產(chǎn)生新的斷裂表面，需要吸收一部分能量；另一方面相變引起的體積膨脹效應也要消耗能量；同時(shí)相變的晶粒由于體積膨脹而對裂紋產(chǎn)生壓應力，阻礙裂紋擴展。由此可見(jiàn)，應力誘導的這種組織轉變消耗了外加應力，降低了裂紋尖端的應力強度因子，使得本可以繼續擴展的裂紋因能量消耗造成驅動(dòng)力減弱而終止擴展，從而提高了材料斷裂韌性。這就是ZrO2的應力誘導相變增韌。

1.2 微裂紋增韌

t-ZrO2彌散在A(yíng)l2O3陶瓷基體里時(shí)，粒徑d>dm（m相晶粒的臨界粒徑）的晶粒在冷卻過(guò)程中會(huì )發(fā)生t-m相變，由于體積效應較明顯而誘發(fā)微裂紋。不論是ZrO2陶瓷在冷卻過(guò)程中產(chǎn)生的相變誘發(fā)微裂紋，還是裂紋在擴展過(guò)程中在其尖端區域形成的應力誘發(fā)相變導致的微裂，都將起著(zhù)分散主裂紋尖端能量的作用，從而降低裂紋擴展驅動(dòng)力，提高材料的韌性，稱(chēng)為微裂紋增韌。

近年來(lái)隨著(zhù)國外新型陶瓷材料技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，在某些領(lǐng)域用傳統氧化鋁陶瓷材料制作的耐磨陶瓷零件，其耐磨性和機械強度已不能滿(mǎn)足工作要求。必須采用強度更高、耐磨性更好的耐高溫結構陶瓷材料（ZAT陶瓷）。