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氧化锆陶瓷研磨介质

氧化锆陶瓷研磨介质
氧化锆陶瓷研磨介质

金澳氧化锆陶瓷研磨介质介绍:

金澳氧化锆陶瓷具有高强度、高断裂韧性、高密度、高耐磨性、高硬度等特性,利用氧化锆陶瓷制作的陶瓷研磨介质,耐磨性好,研磨效率高。其磨损率特别低,可以有效的保证研磨物料部被污染,报纸研磨物料的高纯度;其密度高,研磨效率特别高;其磨损率较低,可以有效的保证研磨工艺条件的稳定性,保证研磨物料质量的稳定性和一致性,便于工艺控制和管理。

金澳科技其产品特别适用于:

1.高质量陶瓷颜料、色剂、特殊釉料、装饰材料的研磨分散,可防止物料污染,保证产品质量稳定。

2.电熔氧化锆、烧结氧化锆、硅酸锆的超细研磨粉碎,保证产品的纯度,提高研磨效率。

3.氮化硅、碳化硅、石英陶瓷等高技术陶瓷的生产制备工艺。

4.精细电子陶瓷材料、磁性材料、锂电池材料的研磨工艺。

5.高档涂料、油墨、食品、医药化工等行业的超细研磨工艺。

产品性能:

堆积密度(g/cm3):5.70-6.00

抗弯强度(Mpa):800-1000

断裂韧性(Mpa.M):6-10

维氏硬度(GPa):12-13

当量磨损(%);0.010

规格:

柱型(mm):5x5、7x7、10x10、12x12、15x15、20x20、30x30

球型(mm);1.0x1.5、2.0x3.0、4.0x5.0、6.0x7.0、8.0x9.0、10、15、20、25、30、40、50、60

高温等静压烧结Al2O3-ZrO2纳米陶瓷

无机材料学报990331 无机材料学报 JOURNAL OF INORGANIC MATERIALS 1999年 第14卷 第3期 VOL.14 No.3 1999 高温等静压烧结Al2O3-ZrO2纳米陶瓷 高濂 宫本大树 摘要:本工作用化学共沉淀法制备了平均晶粒尺寸约20n m的20mol% Al2O3-ZrO2复合粉体,不含有Y 2O3作为四方氧化锆的稳定剂. 粉体的煅烧温度为750C,XRD结果表明, 粉体中含100%立方氧化锆相,未发现有Al2O3结晶相存在. 该粉体用高温等静压方法, 在1000C和200MPa的条件下烧结1h,得到了平均晶粒尺寸为50 nm(TEM表征)的致密陶瓷,样品密度为理论密度的98%左右. 对样品抛光表面的XRD定量分析结果表明,其抛光表面的相组成为:55% t-ZrO2-39% m-ZrO2-6% α-Al2O3. 关键词:高温等静压烧结,氧化铝-氧化锆,纳米陶瓷 分类号:TB 323 Fabrication of Al2O3-ZrO2 Nano-Ceramics by HIP GAO Lian (State Key Lab on High Performance Ceramics and Superfine Microstructure, Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of SciencesShanghai 200050China) MIYAMOTO Hiroki (Technology Research Institute of Osaka Prefecture Osaka 594-1157 Japan) Abstract Co-precipitation methods were used to produce 20 mol% Al2O3-ZrO2 powder, from aqueous solutions of zirconium oxychloride and aluminium chloride, followed by precipitation with ammonia. The resulting gel was calcined at 750 C. The prepared powder was sintered at 1000 C for 1 h under 200 MPa by using the hot isostatic pressing technique. TEM micrograph showed that the average grain size of the sintered body was only about 50 nm. XRD analysis on the polished surface indicated the phase composition of the nano-ceramics was 55% t-ZrO2-39% m-ZrO2-6% α-Al2O3. Key words nano-ceramics, HIP, Al2O3-ZrO2 1 引言 著名的诺贝尔奖获得者Feynman在六十年代就曾预言:如果我们对物体微小规模上的排列加以某种控制的话,我们就能使其得到大量可能的特性[1].英国著名材料学file:///E|/qk/wjclxb/wjcl99/wjcl9903/990331.htm(第 1/5 页)2010-3-23 9:57:53

二氧化锆陶瓷的加工技术

二 氧 化 锆 材 料 的 加 工 技 术姓名:罗乔 学号:510011593

摘要 陶瓷材料种类很多,它具有熔点高、硬度高,化学稳定性高、耐高温、耐磨损、耐氧化、耐腐蚀,以及弹性模量大、强度高等优良性质。也正是由于陶瓷材料的这些性质能决定了它的加工也是和普通的材料有着截然不同的加工方式。随着现代工业的发展,对于新型材料的需求也越来越多,陶瓷材料在近十几年来得到飞速的发展。随着它的应用领域越来越广,人们对它的研究也越来越深入。本文将介绍二氧化锆这种比较典型的特种陶瓷材料(人工合成材料)并对其加工技术进行叙述和探讨在国内陶瓷材料的加工技术水平和发展程度。 关键词:陶瓷材料二氧化锆激光加工磨料水射流铣削加工金刚石套料钻

ABSTRACT There is so many kinds of Ceramic material.They have the excellent properties.Such as the High melting point,High hardness,High Chemical stability, Heat-resistant,Resistant to wear,Resistance to oxidation,Corrosion resisting,High Elastic modulus,High strength and so on.Because of these properties , its processing is also with ordinary materials a totally different processing methods.With the development of modern industry,The demand for new materials will be more and more.Ceramic materials get rapid development in recent decade.Along with its application field more and more widely, people have studied it also more and more deeply.This paper will introduce alumina and zro2 which is Synthetic material and its processing technology description and explore the domestic ceramic materials processing techniques and development degree. KEY WORD : Ceramic materials zirconium dioxide Laser processing Abrasive Water technology milling Diamond set of material drill

纳米氧化锆陶瓷项目可行性报告

纳米氧化锆陶瓷项目可行性报告 项目主要从事纳米氧化锆陶瓷的研发生产,预计总投资6139.25万元,其中:固定资产投资(固定资产投资)万元,占项目总投资的76.63%;流动资金1434.85万元,占项目总投资的23.37%。 预期达纲年营业收入10598.00万元,总成本费用8329.52万元,税金及附加39.55万元,利润总额2268.48万元,利税总额2637.64万元,税后净利润1701.36万元,达纲年纳税总额936.28万元;达纲年投资利润率36.95%,投资利税率42.96%,投资回报率27.71%,全部投资回收期5.11年,提供就业职位227个,经济效益和社会效益良好。

第一章项目基本情况 一、项目承办单位基本情况 (一)公司名称 xxx有限责任公司 (二)公司简介 在本着“质量第一,信誉至上”的经营宗旨,高瞻远瞩的经营方针,不断创新,全面提升产品品牌特色及服务内涵,强化公司形象,立志成为全国知名的产品供应商。 (三)公司经济效益分析 上一年度,xxx有限责任公司实现营业收入8876.24万元,同比增长23.90%(1712.19万元)。其中,主营业业务纳米氧化锆陶瓷生产及销售收入为7399.86万元,占营业总收入的83.37%。 根据初步统计测算,公司实现利润总额2029.17万元,较去年同期相比增长426.93万元,增长率26.65%;实现净利润1521.88万元,较去年同期相比增长267.81万元,增长率21.35%。 表1:上年度主要经济指标 项目单位指标 —————————————————————————————— 完成营业收入万元8876.24 完成主营业务收入万元7399.86

氧化锆陶瓷

112 40 氧化锆陶瓷 编辑 白色,含杂质时呈黄色或灰色,一般含有HfO2,不易分离。在常压下纯ZrO2共有三种晶态。氧化锆陶瓷的生产要求制备高纯、分散性能好、粒子超细、粒度分布窄的粉体,氧化锆超细粉末的制备方法很多,氧化锆的提纯主要有氯化和热分解法、碱金属氧化分解法、石灰熔融法、等离子弧法、沉淀法、胶体法、水解法、喷雾热解法等。 目录 1简介 2种类特点 3粉体制备 4生产工艺 5应用 6增韧方法 1简介

氧化锆陶瓷,ZrO2陶瓷,Zirconia Ceramic 2种类特点 纯ZrO2为白色,含杂质时呈黄色或灰色,一般含有HfO2,不易分离。世界上已探明的锆资源约为1900万吨,氧化锆通常是由锆矿石提纯制得。在常压下纯ZrO2共有三种晶态:单斜(Monoclinic)氧化锆(m-ZrO2)、四方(Tetragonal)氧化锆 (t-ZrO2)和立方(Cubic)氧化锆(c-ZrO2),上述三种晶型存在于不同的温度范围,并可以相互转化: 温度密度 单斜(Monoclinic)氧化锆(m-ZrO2) <950℃ 5.65g/cc 四方(Tetragonal)氧化锆(t-ZrO2) 1200-2370℃ 6.10g/cc 立方(Cubic)氧化锆(c-ZrO2) >2370℃ 6.27g/cc 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,如部分稳定氧化锆(partially stabilized zirconia,PSZ),当稳定剂为CaO、 MgO、Y2O3时,分别表示为Ca-PSZ、 Mg-PSZ、 Y-PSZ等。由亚稳的t- ZrO2组成的四方氧化锆称之为四方氧化锆多晶体陶瓷(tetragonal zirconia polycrysta,TZP)。当加入的稳定剂是Y2O3 、CeO2,则分别表示为Y-TZP、Ce-TZP等。 3粉体制备 氧化锆陶瓷的生产要求制备高纯、分散性能好、粒子超细、粒度分布窄的粉体,氧化锆超细粉末的制备方法很多,氧化锆的提纯主要有氯化和热分解法、碱金属氧化分解法、石灰熔融法、等离子弧法、沉淀法、胶体法、水解法、喷雾热解法等。粉体加工方法有共沉淀法、溶胶一凝胶法、蒸发法、超临界合成法、微乳液法、水热合成法网及气相沉积法等。 4生产工艺

CVD制备的碳包纳米氧化锆陶瓷粉粒

376 电子显微学报Jchin.ElectrM1cToscsoc 23(4):376—3762004年 cVD制备的碳包纳米氧化锆陶瓷粉粒 闫翠芬,李小莉,张晓芸,杨晓敏,贾虎生 (太原理工大学材料科学与工程学院,山西太原030024) 纳米氧化锆是一种极为重要的新型陶瓷材料,有其它陶瓷材料无法比拟的许多优异性能w。但由于其颗粒粒径小,比表面积大,导致其表面能较高,极易形成团聚,很大程度上影响了所制备材料的性能。本文利用化学气相沉积法成功实现了对纳米氧化锆陶瓷粉粒的表面包碳,大大降低了粉粒的团聚。 纳米3Y-zr02粉体以氧氯化锫和氯化钇为主要原料,采用溶胶一凝胶法制备,所得凝胶体经550℃煅烧2h获得。利用管式电阻炉,将已制备好的纳米3Y.zr02陶瓷粉体称量后均匀放入石英舟内并置入石英管中测温探头的正下方,向石英管中先通人氩气,流量控制为200rIll,瓶n,持续20Illin后,同时以不同流量比通人氧气和乙炔气体。其工艺一为:v(Ar),(c:H2)=10;工艺二为:v(Ar),(c:巩)=15;工艺三为:v(Ar),(C2屿)=5,然后在750℃下保温一定时间后停止反应,在氩气的保护氛围下冷却至室温。用xRD、TEM、HRTEM对包裹粉粒进行表征。 比较三种工艺,工艺一的包裹效果最佳。图1为工艺一的TEM照片,可以看到颗粒的分散性较好。图2是将图1局部放大后的Hf淝M照片,从图中观察到,所得碳包纳米氧化锆陶瓷粉粒的形状为类球形,粒径约18nm左右,且具有尺寸细小均一、分散状态良好的特性。原因是纳米3Y.zro,粉粒表面活性较高,在此起到了催化剂的作用,使沉积到其上的碳原子易于结晶形核形成包裹层,从而起到了空间位阻的作用,有效的防止了纳米粉粒的团聚,从哪M照片中观察到包碳层已晶化。在工艺二中,乙炔的相对浓度降低,分解产生的碳原子浓度降低,不易形成较好的包裹层。图3为该条件下的HR他M照片,粉粒的分散性较好.但包裹层晶化程度不高。工艺三中,乙炔含量相对较高.反应阶段产生的碳原子浓度高.过剩的碳原子容易覆盖到纳米粉体表面上,使起催化作用的纳米粉粒活性失活,这时碳原子只能以无定形碳等形式沉积下来,同样不易形成较为理想的包裹层。从图4的HRTEM照片看到,粉体的团聚较为严重。因此,存在一个最佳原料气配比(v(Ar),(c:H2)=10),既保证基体粉粒上有一定的碳原子浓度,又不会产生碳原子浓度过剩,失去纳米粉体催化剂的活性,能形成较为理想的碳包裹层。与包碳前的粉体相比,包碳后粉体的xRD衍射谱图中没有新衍射峰出现,但包碳前几个单斜相的衍射峰变弱甚至消失了,组成物为较纯的四方相氧化锆,说明包碳修饰后粉体出现了较好的晶型结构。其原因可能是电阻炉中高温反应条件下,一部分碳原子渗人到纳米粉粒中,碳原子对纳米氧化锆的四方相起到了稳定的作用,使~部分单斜相氧化锆转变为四方相氧化锆。这一结论与王大宁等”-的研究结果相一致。 参考文献: [1]Piconic,Macca啪G.zirconiaascemtIlicbiom砒edal[J].Bi啪medds.1999.20:l一25. [2]王大宁,粱开明.万菊林.硅酸盐学报[J],1998.26(2):2雏236 图l工艺一,包裹粉体的ⅡM照片(B皿=100nm);图2工艺一,包裹粉体的H砌EM照片(B盯;10珊); 图3工艺二,包裹粉体的HRⅡM照片(B盯=lO舢);图4工艺三,包裹粉体的HRlEM照片(Bar;10nm)。 基金珥目:山西省自然科学基金赍助项目(No.j0∞10“)  万方数据

氧化锆陶瓷材料的抗热震性能分析

氧化锆陶瓷材料的抗热震性能分析 摘要:文章通过对氧化锆陶瓷材料的热膨胀性以及相变的特征进行分析,着重探讨有效利用氧化锆的相变提高氧化锆材料实际抗热震性能的具体方法,以及如何提高材料抗热震性的可行性办法。 关键词:氧化锆陶瓷材料抗热震性能 材料具有的热学性能以及力学性能决定了陶瓷材料当中热应力的大小,另外构件的几何形状以及环境的介质等也会影响陶瓷材料的热应力的大小。因此,抗热震性代表着陶瓷材料抵抗温度变化能力的大小,也肯定是它热学性能以及力学性能相对应各种受热条件时一个全面的反映。关于陶瓷材料在抗热震能力方面的研究开始于上个世纪五十年代,到目前形成了很多关于抗震性的相关评价理论,不过都在一定程度上有着片面性和局限性。 一、陶瓷材料的抗热震性具体理论分析 陶瓷材料热震破坏包括:在热冲击的循环直接作用下发生的开裂和剥落;在热冲击的作用下瞬间的断裂。基于此,有关脆性的陶瓷材料具体的抗热震性相关的评价理论也涵盖了两个观点。首先是基于热弹性的理论。其说的是材料原本的强度无法抵抗热震温差导致的热应力的时候,就造成了材料的“热震断裂”。通过这个理论,陶瓷材料需要同时具备热导率、高强度和低热膨胀系数、泊松比、杨氏弹性模量、黏度以及热辐射的系数,这样方能够具备较高的抗热震断裂能力。另外,想要提高陶瓷材料实际的抗热震能力,还可以通过对材料的热容以及密度进行适当的降低。 另一理论基于断裂力学的具体概念,也就是材料当中热弹性的应变能完全能够裂纹成核以及扩展而新生的表面需要的能量的时候,裂纹形成并且开始扩展,进而造成了材料热震的损伤。按照该理论,在抗热震损伤性能方面比较好的材料应当符合越高越好的弹性模量以及越低越好的强度。以此能够发现,以上要求和高抗热震断裂的能力具体的要求完全对立。另外,将陶瓷材料实际的断裂能提高以及对材料的实际断裂韧性进行改善,很明显有助于提高材料的抗热震的损伤能力。另外,存在一定量的微裂纹也对提高抗热震的损伤性能有很大的帮助,比如:在气孔率是10%到20%之间的非致密的陶瓷当中,热扩展裂纹的形成通常会遭受来自气孔的抵制,存在的气孔能够帮助钝化裂纹以及减小应力的集中。 作为氧化锆陶瓷材料,有着极为鲜明的常温力学的性能,熔点比较高、在化学稳定性以及热稳定性上都比较好。所以,其的使用经常处于高温的条件之下,因而其抗热震性的性能也是判断其性能的关键指标。氧化锆的许多性质都非常的特殊,比如:氧化锆能够以单料以及四方、立方这三种具体晶型共同存在,还有它特殊的相变特性,这么多特性都可以被我们所利用,用来提高其热膨胀的行为,加强其的抗热震方面的性能。

zro2增韧Al2O3陶瓷

zro2增韧Al2O3陶瓷的制备(ZTA) 摘要: ZrO2/Al2O3复相陶瓷是高温结构陶瓷中最有前途的材料之一,由于其优越的性能和丰富的原料来源,已受到广泛的关注,成为陶瓷材料领域研究的一大热点.本文对氧化锆/氧化铝复相陶瓷的复合机理、最近几年粉体制备常用和最新工艺和ZTA陶瓷应用方面的研究进展进行了综述,并对ZTA复相材料今后的发展进行了展望. 关键词:ZTA;增韧机理;复合粉体制备;研究进展;发展趋势 Abstrac t:Zirconia toughened aluminum (ZTA) hasbeenwidely studied as a new type of toughened ceramic.The aim of this investigation is to review the recent literatures on its synthesismechanisms, new preparation.methods of composite powders and applications. The problems in preparation techniques and developmental trend are discussed aswel.l Key words:ZTA; strengthening and tougheningmechanisms; preparation technology of composite powders;current research situation; development trend Al2O3陶瓷被广泛应用于一些耐高温、强腐蚀环境中,而Al2O3陶瓷断裂韧性较低的致命弱点,限制了它更大范围的使用.采用ZrO2相变增韧、颗粒弥散强化或纤维及晶须补强等方法,可使陶瓷材料的力学性能大大提高,是先进复相结构陶瓷材料的重要发展方向.从ZrO2/Al2O3系统相图[1]可知,即使在很高的温度下ZrO2与Al2O3之间都不会生成固溶体,这就为研究ZrO2/Al2O3复相陶瓷提供了理论依据.由于,ZTA陶瓷是zro2增韧陶瓷中效果最佳者,近年来,不少学者对该系统复相陶瓷进行了大量研究,随着复相陶瓷技术的发展, ZTA 复相陶瓷的研究成为陶瓷材料领域研究的一大热点.本文就近年来国内外文献对ZTA陶瓷的复合机理、制备方法、发展趋势等研究进展做如下综述. 一、ZTA陶瓷的增韧机理 ZTA陶瓷的增韧机理是晶须及纤维增韧,第二相弥散强化增韧, ZrO2相变增韧,以及与金属复合形成金属基复相陶瓷,残余应力增韧等等。以下简单介绍几种研究较热的增韧途径的机理。 1、应力诱导相变增韧 对于ZrO2/Al2O3体系,主要的增韧方式是由ZrO2产生的相变增韧.李世普等人将其解释为[2]:zro2颗粒弥散在Al2O3陶瓷基体中,由于两者具有不同的热膨胀系数,烧结完成后,在冷却过程中,zro2颗粒周围则有不同的受力情况,当它受到基体的抑制,zro2的相转变也将受到抑制。此外,zro2还有另一个特性,是相变温度随着颗粒尺寸的降低而下降,一直可降到室温或室温以下。党基体对zro2有足够的压应力,而zro2的颗粒度有足够小,则其相变温度可降至室温以下,这样在室温时zro2仍可以保持四方相。当材料受到外应力时,基体对zro2的抑制作用得以松弛,zro2颗粒即发生四方相到单斜相的转变,并在基体中引起裂纹,从而吸收了主裂纹扩展的能量,达到增加断裂韧性的效果,这就是zro2的应力诱导相变增韧。 2、微裂纹增韧[3] 毫无疑问,在大多数情况下,陶瓷体内存在有裂纹,包括表面裂纹,工艺缺陷,环境条件下诱发的缺陷,当受外力或存在应力集中时,裂纹会迅速扩展导致陶瓷体破坏。因此,应防止裂纹扩展,消除应力集中,是解决增韧问题的关键。 部分稳定的zro2在发生t-zro2到m-zro2马氏体相变时,相变出现了体积膨胀而导致产

纳米氧化锆陶瓷材料摩擦磨损情况研究

纳米氧化锆陶瓷材料摩擦磨损情况研究 青岛市技师学院王利利 近些年,很多学者对纳米氧化锆陶瓷的制备研究比较多,但是对其性能的研究相对较少一些。随着纳米材料的逐渐应用,尤其是医学应用领域,对其性能的要求越来越高,不仅要有良好的力学性能,还要有好的摩擦磨损性能。本文主要研究润滑条件下,纳米氧化锆陶瓷材料的摩擦磨损情况。 摩擦磨损实验用的试件是自制的3Y-TZP陶瓷块,纳米氧化锆复合粉体,在200Mpa的压力下,干压成型后再冷等静压成形,在1450oC常压烧结制备。经金刚石切割,精密磨床磨削加工后制成所需尺寸19X13X11.7。润滑液为10号机油,对磨环块是经淬火和回火处理而制成的GCr15钢环,摩擦表面也经过磨削加工并抛光。与纳米氧化锆陶瓷块对比的试件是氧化铝陶瓷块,含95%的三氧化二铝,尺寸同3Y-TZP陶瓷块。 润滑条件下的主要参数为:转速范围360转/分~840转/分,载荷(试验力)范围100N~1000N,室温,相对湿度为60%,润滑介质为10号机油。 一、摩擦系数 1.载荷对摩擦系数的影响 在10机油润滑条件下,测得的摩擦系数随载荷和转速的变化如图1所示。润滑条件下的摩擦系数明显比干摩擦时降低了很多,在0.05~0.14之间。从图中,我们可以看出来,随着法向载荷由100N到600N的逐渐增加,纳米ZrO2陶瓷材料的摩擦系数成上升趋势。因为加在试样上载荷增加了,两接触表面之间产生的摩擦力也大了,摩擦系数随着载荷的增加而上升,但是上升趋势越来越缓慢。 在转速240r/min的时候,摩擦系数随载荷变化不大,比较平稳;但是在840r/min的时候,摩擦系数随着载荷的波动变化比较大,100N至400N之间摩擦系数迅速上升,由0.0561迅速上升到0.1121,然后逐步平稳,在0.12附近波动。与其它几种常用的牙科医用材料相比,钛合金、镍铬合金在O.3左右,钴铬合金在O.25左右。A1203陶瓷的摩擦系数在0.45—0.70之间波 2 2.转速对摩擦系数的影响 从图1中,可以看出,无论载荷是多少,摩擦系数都随转速的增加而下降。分析其原因,在转速低的时候,试样与摩擦副的接触面磨合比较慢,粗糙度大,从而摩擦力就大,所以摩擦系数大;而转速高的时候,试样与摩擦副的接触面磨合迅速,表面的粗糙度小了,摩擦力就小了,所以摩擦系数就小。另外,转速增高了,摩擦表面产生了塑性变形,并且逐渐加剧,从而使接触面升温、软化,起到了润滑作用。所以,随着转速的增加,摩擦系数成下降趋势。 3.时间对摩擦系数的影响

氧化锆陶瓷

氧化锆陶瓷 一.简介 1.氧化锆的性质: (1)含锆的矿石:斜锆石(ZrO2),锆英石(ZrO2 ·SiO2); (2)颜色:白色(高纯ZrO2);黄色或灰色(含少量杂质的ZrO2),常含二氧化铪杂质;(3)密度:5.65~6.27g/cm3; (4)熔点:2715℃。 (5)氧化锆具有熔点和沸点高、硬度大、常温下为绝缘体、而高温下则具有导电性等优良性质。 2.氧化锆晶型转化和稳定化处理: 在常压下纯ZrO2共有三种晶态:单斜(Monoclinic)氧化锆(m-ZrO2)、四方(Tetragonal)氧化锆(t-ZrO2)和立方(Cubic)氧化锆(c-ZrO2),上述三种晶型存在于不同的温度范围,并可以相互转化,如表1。ZrO2四方相与单斜相之间的转变是马氏体相变,由于四方相转变为单斜相时有3~5%的体积膨胀和7~8%的切应变。因此,纯ZrO2制品往往在生产过程(从高温到室温的冷却过程)中会发生t-ZrO2 转变为m-ZrO2的相变并伴随着体积变化而产生裂纹,甚至碎裂,因此无多大的工程价值。但是,当加入适当的稳定剂(如Y2O3,MgO2,CaO,CeO2等)后,可以降低c-ZrO2 t-ZrO2→m-ZrO2的相变温度,使高温稳定的c-ZrO2 和t-ZrO2相也能在室温下稳定或亚稳定存在。当加入的稳定剂足够多时,高温稳定的c-ZrO2可以一直保持到室温不发生相变。进一步研究发现氧化锆发生马氏体相变时伴随着体积和形状的变化,能吸收能量,减缓裂纹尖端应力集中,阻止裂纹的扩展,提高陶瓷韧性。因此氧化锆相变增韧陶瓷的研究和应用得到迅速发展,氧化锆相变增韧陶瓷有三种类型,分别为部分稳定氧化锆陶瓷;四方氧化锆多晶体陶瓷及氧化锆增韧陶瓷。 晶态温度密度 <950℃ 5.65g/cc 单斜(Monoclinic)氧化锆 (m-ZrO2) 四方(Tetragonal)氧化锆 1200-2370℃ 6.10g/cc (t-ZrO2) 立方(Cubic)氧化锆(c-ZrO2) >2370℃ 6.27g/cc 表1 在常压下纯ZrO2三种晶态 (1)当ZrO2中稳定剂加入量在某一范围时,高温稳定的c-ZrO2通过适当温度下时效处理使c-ZrO2大晶粒(c相)中析出许多细小纺锤状的t-ZrO2(t相)晶粒,形成c相和t 相组成的双相组织结构。其中c相是稳定的而t相是亚稳定的并一直保存到室温。在外力诱导下有可能诱发t相到m相的马氏体相变并伴随体积膨胀,耗散部分能量、抵消了部分外力从而起到增韧作用,称为应力诱导相变增韧。这种陶瓷称之为部分稳定氧化锆,当稳定剂为CaO、MgO、Y2O3时,分别表示为Ca-PSZ、Mg-PSZ、Y-PSZ等。 (2)当ZrO2中稳定剂加入量控制在适当量时可以使t-ZrO2以亚稳状态稳定保存到室温,那么块体氧化锆陶瓷的组织结构是亚稳的t- ZrO2细晶组成的四方氧化锆多晶体称之为四方氧化锆多晶体陶瓷(。在外力作用下可相变t-ZrO2发生相变,增韧不可相变的ZrO2基

二氧化锆陶瓷的制备及性能分析

特种陶瓷综合论文 院(部、中心)材料科学与工程学院 姓名 x x x 学号 xxx 专业材料科学与工程班级 xx 课程名称特种陶瓷材料综合论文 设计题目名称氧化锆陶瓷的制备及性能分析 起止时间 成绩 指导教师 xxx大学教务处制

目录 一、氧化锆的基本性质及应用 (1) 1.1氧化锆的基本性质 (1) 1.2氧化锆的应用 (1) 二、氧化锆粉料的制备 (1) 2.1常用微粉 (2) 2.2 超细粉制备 (2) 三、氧化锆陶瓷的成型 (4) 3.1 热压铸成型 (4) 3.2 干压成型 (4) 3.3 等静压成型 (6) 3.4注浆成型 (6) 3.5流延成型 (6) 3.6凝胶注模成型 (7) 四、氧化锆陶瓷的烧结 (7) 4.1 真空烧结炉 (8) 4.2实验室烧结炉 (10) 五、氧化锆陶瓷的性能测试 (11) 5.1体积密度、吸水率和气孔率的测定 (11) 5.2 抗压强度的测定 (12) 5.3 三点抗弯强度 (12) 5.4 SEM 测试分析 (12)

一、氧化锆的基本性质及应用 1.1氧化锆的基本性质 氧化锆是自然界中以斜锆石存在的一种矿物,是一种耐高温、耐磨损、耐腐蚀的无机非金属材料。它的熔点高达2700摄氏度。白色重质无定形粉末,无臭、无味。溶于2份硫酸和1份水的混合液中,微溶于盐酸和硝酸,慢溶于氢氟酸,几乎不溶于水。有刺激性。相对密度5.85。熔点 2680℃。沸点4300℃。硬度次于金刚石[1]。能带间隙大约为5-7eV 。一般常含有少量的氧化铪。化学性质不活泼,且高熔点、高电阻率、高折射率和低热膨胀系数的性质,使它成为重要的耐高温材料、陶瓷绝缘材料和陶瓷遮光剂。纯的ZrO 2在常压下共有三种晶型:从低温到高温一次为单斜相、四方相、和立方相。氧化锆晶型转变如下:[2] 221170℃2370℃t 2 950℃m ZrO ZrO c ZrO --- 1.2氧化锆的应用 主要用于压电陶瓷制品、日用陶瓷、耐火材料及贵重金属熔炼用的锆砖、锆管、坩埚等。也用于生产钢及有色金属、光学玻璃和氧化锆纤维。还用于陶瓷颜料、静电涂料及烤漆[3]。 氧化锆还是一种很优秀的高科技生物材料。生物相容性好,优于各种金属合金,包括黄金。氧化锆全瓷牙具有极高的密合性,且对牙龈无刺激、无过敏反应,很适合应用于口腔。导热性能极低,仅为黄金的十七分之一,更有利于牙髓的保护。质量轻,密度仅为黄金的四分之一,患者佩戴更舒适。 二、氧化锆粉料的制备 氧化锆陶瓷的生产要求制备高纯、分散性能好、粒子超细、粒度分布窄的粉体,氧化锆超细粉末的制备方法很多。氧化锆的提纯主要有氯化和热分解法、碱

氧化锆陶瓷的制备工艺

氧化锆陶瓷的制备工艺 一氧化锆陶瓷的原料 氧化锆工业原料是由含锆矿石提炼出来的。 斜锆石(ZQ)— 自然界锆矿石V 锆英石(ZrO2? SiO X 二氧化锆陶瓷的提炼方法 氯化和热分解— 碱金属氧化物分解法 石灰溶解法 等离子弧法 提炼氧化锆的主要方法V 沉淀法 胶体法 水解法 喷雾热分解法J ㈠氯化和热分解法 ZrQ z SiQ+4C+4Q→ZrC4+SiC4+4CO 其中ZrC4和SiC4以分馏法加以分离,在150-18O C下冷凝出ZrC4 然后加水水解形成氧氯化锆,冷却后结晶出氧氯化锆晶体,经焙烧就得到氧化锆。 ㈡碱金属氧化物分解法 ZrQ z SiQ+NaOH→ Na2ZrO3 +Nε2SiQ+H2O

ZrO2?SiQ+Na2CQ →Na2ZrSiQ+CQ ZrQ^Q+Na2C03→ Na2ZrQ+Na2SiC3+CQ 氨①反应后用水溶解,滤去Na2SiQ3; 水 用水水解调②Na2ZrO3 →水合氢氧化物→用硫酸进行钝化→Zr5θ8(SQ)2 ?xH2O→ 氧化锆粉焙烧PH 值 ㈢石灰熔融法 CaO+ZrO ? Siθ2→ZrO2+CaSiO焙烧后用盐酸浸出除去CaSiQ3 ㈣等离子弧法锆英石砂(ZrQ?SiQ2) ZrQ2和硅酸铀 洗涤 氧化锆 ㈤沉淀法 沉淀法是在羧基氯化锆等水溶性锆盐与稳定剂盐的混合水溶液中加入氨水等碱性类物质,以获得氢氧化物共沉淀的方法。将共沉淀物干

燥后一般得到的是胶态非晶体,经500—700C左右焙烧而制成ZrQ 粉末。 ㈥胶体法 胶体法是合成粉体中各种前驱体在溶胶状态下混合均匀,而后固体从溶胶中析出的方法。 溶胶法 ①溶胶一凝胶技术②溶胶一沉淀法 金属氧化物或氢氧化物的溶胶胶体沉淀剂(在锆盐溶液中加有机化合物) 转化 在碱中共沉淀 ψ 凝胶" 由有机化合物构成的凝胶中干燥分散金属氢氧化物复合体 " 焙烧 I ψ 焙烧清除添加剂 ΨI 氧化物 Zrθ2粉末 ㈦水解法 ①醇盐水解法:将有机溶液中混合着锆和稳定剂的醇盐,进行加水分 解的方法。 ②水解法:高温、高压下,氢氧化锆在水中的溶解度大于常温、常压 ①溶胶一凝胶法②溶胶一沉淀法

纳米氧化锆

二氧化锆纳米材料 一.用途:纳米氧化锆本身是一种耐高温、耐腐蚀、耐磨损和低热膨胀系数的无机非金属材料,由于其卓越的耐热绝热性能,20世纪20年代初即被应用于耐火材料领域。 自1975年澳大利亚学者K.C.Ganvil首次提出利用ZrO2相变产生的体积效应来达到增韧陶瓷的新概念以来,对氧化锆的研究开始异常活跃。——利用其高硬度、抗磨损、耐刮擦、不燃的特性,极大的提高涂料的耐磨性和耐火效果。由于其导热系数低、并具备特殊光学性能,可用于军事、航天领域的热障涂料及隔热涂料。纳米复合氧化锆具备特殊光学性能,对紫外长波、中波及红外线反射率达85%以上;且其自身导热系数低,可提高其隔热性能。——由于不同晶型纳米氧化锆体积不同,可制备具备自修复功能的功能性涂料。 纳米复合氧化锆行业主要企业产能分布

二.目前的制备方法:化学气相沉积(CVD)法,液相法(包括醉盐水解法,沉淀法,水热法,徽乳液法,溶液姗烧法等),徽波诱导法及超声波法等几大类。 三.具体介绍方法:利用溶胶-凝胶法制备出高度有序的二氧化锆纳米管 简介:溶胶一凝胶法是指金属醉盐或无机盐经水解形成溶胶,然后使溶胶一凝胶化再将凝胶固化脱水,最后得到无机材料.在无机材料的制备中通常应用溶胶—凝胶方法,与传统的合成方法相比,具有高纯度、多重组分均匀以及易对制备材料化学掺杂等优点.该方法要使前驱体化合物水解形成胶体粒子的悬浮液(溶胶)后,成为聚集溶胶粒子组成凝胶,凝胶经过热处理得到所需的物质.溶胶—凝胶沉积法广泛用于在模板的纳米通道中制备纳米管或线.本文主要结合溶胶—凝胶法和模板合成法制备二氧化锆纳米管.由于锆的无机盐价格便宜且对大气环境不敏感[,我们利用锆的无机盐(氯化氧锆)作为前驱体溶液制备稳定的溶胶. 具体过程:

氧化锆陶瓷行业现状

氧化锆陶瓷行业现状 氧化锆陶瓷作为陶瓷中应用最广的一种材料,其计算机技术和数字化控制技术的发展促进了先进陶瓷材料工业的技术进步和快速发展,诸如自动控制连续烧结窑炉、大功率大容量研磨设备、高性能制粉粒设备等净压成型设备等先进的成套设备有利地推动了行业整体水平的提高,同时在生产效率、产品质量等方面也都明显改善,其中山东金澳科技为其行业之最。 微晶氧化锆陶瓷制品作为其它行业或的基础材料,受着其它行业发展水平的影响和限制。从目前氧化锆陶瓷的应用情况看,应用范围越来越宽,用量越来越大,特别是在防磨工程和建筑陶瓷生产方面的用量增加将更为显著。 作为结构陶瓷用的氧化锆是一个非常复杂的体系,其应用不仅取决于化学性能(纯度和组成)、而且还取决于相结构和氧化锆粉末的物理特性。其中金澳科技在这方面体现的尤为突出,其化学组成容易控制,相结构也是较容易调节的。而氧化锆来控制。在低温下存在四方相可能是受多个因素的影响(包括化学反应的阴离子杂技的影响),在四方相和母体无定型相之间的结构是类似的。在晶体中晶格应变和缺陷中心存在,没有考虑t -m转变发生是低于一个给定的颗粒尺寸。这些晶格应变和缺陷中心可能由于化学杂质存在,引起ZrO从无定型状态变成四方相的结晶体。 目前制备亚微氧化锆粉体的方法很多,常见的有共沉淀法、醇盐水解法、氧氯化锆水解法、水热法(高温水解法)、溶胶-凝胶法等, 这些方法各有特点,但也存在很多不足。如共常常法制务粉末存在严重的团聚现象,制备粉末都不能达到很细,分散性能很差,粒度分布不均匀,即使方法恰当,工艺操作合理,也不能区得最理想的粉末。在制造陶瓷时,由于粉末的流动性差,所以压制坯块均匀性差,烧结密度不高。

二氧化锆的性质

二氧化锆的性质、用途及其发展方向 郑文裕,陈潮钿,陈仲丛 (广东宇田实业有限公司,广东澄海515821) 摘要:简要论述二氧化锆与新型陶瓷材料相关的物理化学性质,并对其在电子陶瓷、功能陶瓷和结构陶瓷等方面的应用作简要介绍,指出了二氧化锆产品必须朝高纯、超微细、复合和溶胶方向发展的趋势。关键词:二氧化锆;性质;用途;发展方向 中图分类号:TQ134.1+2 文献标识码:A 文章编号:1006-4990(2000)01-0018-03 二氧化锆(ZrO2)是一种耐高温、耐磨损、耐腐蚀的无机非金属材料。随着电子和新材料工业的发展,ZrO2除传统应用于耐火材料和陶瓷颜料外,其在电子陶瓷、功能陶瓷和结构陶瓷等高科技领域的 应用引起广大学者的重视,成为当今研究开发的热门课题之一。本文主要就其性质、用途及其发展趋势作简要论述。 1 二氧化锆的物理化学性质[1~4]1.1 物理性质 二氧化锆具有熔点和沸点高、硬度大、常温下为绝缘体、而高温下则具有导电性等优良性质。 二氧化锆有3种晶型,属多晶相转化的氧化物。稳定的低温相为单斜晶结构(m-ZrO2),高于1000℃时四方晶相(t-ZrO2)逐渐形成,直至2370℃只存在四方晶相,高于2370℃至熔点温度则为立方晶相(c-ZrO2)。ZrO2在加热升温过程中伴随着体积收缩,而在冷却过程中则体积膨胀。因此在使用时为使其不发生体积变化,必须进行晶型稳定化处理。常用的稳定剂有Y2O3、CaO、MgO、CeO2和其它稀土氧化物。这些氧化物的阳离子半径与Zr4+相近(相差在12%以内),它们在ZrO2中的溶解度很大,可以和ZrO2形成单斜、四方和立方等晶型的置换型固溶体。这种固溶体可以通过快冷避免共析分解,以亚稳态保持到室温。快冷得到的立方固溶体保持稳定,不再发生相变,没有体积变化,这种ZrO2称为全稳定ZrO2,写为FSZ(FullyStabilizedZirconia)。 基于ZrO2晶型转变的特征条件和不同类型稳 定剂的作用,通常稳定剂Y2O3、CaO、MgO、CeO2的 有效加入量(摩尔分数)分别为7%~14%,15%~29%,16%~26%,>13%。根据不同的应用条件,稳定剂可以单独使用,也可以混合使用,从而得到具有不同性能的ZrO2产品,这是当前ZrO2复合材料研究、开发和应用的热门课题之一。 1.2 ZrO2化学性质 氧化锆具有良好的化学性质。它是一种弱酸性氧化物,对碱溶液以及许多酸性溶液(热浓H2SO4、HF及H3PO4除外)都具有足够的稳定性。用ZrO2制成的坩埚可熔炼钾、钠、铝和铁等多种金属。它对硫化物、磷化物等也是稳定的。许多硅化物的熔融物及矿渣等对烧结ZrO2亦不起作用。 熔融碱式硅酸盐以及含有碱土金属的熔融硅酸盐,在高温下对烧结ZrO2有侵蚀作用。强碱与ZrO2在高温下反应生成相应的锆酸盐。在高温下(2220℃以上)的真空中,ZrO2和碳作用生成ZrC,和氢或氮气作用生成相应的氢化物或氮化物。2 ZrO2的用途[3~8] 由于ZrO2及其复合材料在不同条件下具有某些独特的性能(如半导体性、敏感功能性和增韧性),因此自80年代以来,随着电子和新材料工业的发展,ZrO2主要作为耐火材料应用已成过去,而在电子陶瓷、功能陶瓷和结构陶瓷等方面的应用迅速发展。这些特种陶瓷(或称新型陶瓷)材料是电子、航天、航空和核工业的基础材料,在高新技术领域中的应用异常活跃。例如某种火箭中用特种陶瓷材料制造的零部件占80%,一台彩电接收机用特种陶瓷材料制造

纳米氧化锆粉体的合成与表征

纳米氧化锆粉体的合成与表征 李杰119024189 无111 1 引言 二氧化锆是制备特种陶瓷最重要的原料之一,由于其具有优良的机械、热学、电学、光学性质而在高温结构材料、高温光学元件、氧敏元件、燃料电池等方面有着广泛的应用,它是2l 世纪最有发展前景的功能材料之一。而控制氧化锆前驱粒子的颗粒尺寸对制备高性能氧化锆陶瓷具有重要意义。 本研究采用水/环己烷/辛基苯基聚氧乙烯醚(Triton X-100 )/正己醇四元油包水体系,通过反相微乳液法制备了纳米ZrO2 粉体,用TEM,XRD 等对所制备的纳米粉体进行了表征,研究了煅烧温度、pH 值、陈化时间对ZrO2 纳米粒子结构与性能的影响。结果表明,以单斜相为主的ZrO2 纳米粉体,其晶粒尺寸可控制在20 nm左右;随着煅烧温度的提高,ZrO2的结晶程度逐渐提高;随着pH 值的提高,少量四方相ZrO2 全部转化为单斜相;随着陈化时间的增加,ZrO2 颗粒尺寸变大。 2 结构性质 自然界的氧化锆矿物原料,主要有斜锆石和锆英石。纯氧化锆的分子量为123.22,理论密度是5.89g/cm3,熔点为2715C。通常含有少量的氧化铪,难以分离,但是对氧化锆的性能没有明显的影响。氧化锆有三种晶体形态:单斜、四方、立方晶相。常温下氧化锆只以单斜相出现,加热到1100C左右转变为四方相,加热到更高温度会转化为立方相。由于在单斜相向四方相转变的时候会产生较大的体积变化,冷却的时候又会向相反的方向发生较大的体积变化,容易造成产品的开裂,限制了纯氧化锆在高温领域的应用。但是添加稳定剂以后,四方相可以在常温下稳定,因此在加热以后不会发生体积的突变,大大拓展了氧化锆的应用范围。 3 用途 3.1 ZrO2在特种陶瓷中的应用 由于高纯ZrO2 具有优良的物理化学性质,当其与某些物质复合时,在不同条件下又具有对电、光、声、气和温度等的敏感特性,使其广泛用于电子陶瓷、 功能陶瓷和结构陶瓷等高新技术领域。 3.1.1 电子陶瓷 ZrO2 在电子陶瓷中的应用主要有压电元件(如发火元件、助听器、拾音器等),滤波器(用于电视机、收录机、共电式无线电收发机等),超声波振荡器(用于潜艇音纳、鱼群探测器和测深仪等),蜂鸣器(用于电子计算机输入功率鉴定信号机、曲调桌式电子计算机、数字显示手表及闹钟等)及高温导体等。 3.1.2 功能陶瓷

纳米二氧化锆

纳米级二氧化锆合成方法综述 姓名:刘嘉瑞学号:2011121279 摘要:纳米级二氧化锆是一种新型的高科技材料,有着广泛而重要的用途。根据 国内外研究制备的最新进展及其发展趋势,综述了纳米级二氧化锆的制备技术及 其分析测试与表征,还有近年来新的应用领域和研究前沿。 关键词:纳米级二氧化锆制备方法分析测试与表征应用 1 引言 二氧化锆是唯一具有酸性、碱性、氧化性和还原性的金属氧化物,因此在工业合成、催化剂、催化剂载体、特种陶瓷等方面有较大的应用价值。为了更好满足应用方面的要求,二氧化锆呈现出高纯化、纳米化、复合化的发展趋势,因此纳米二氧化锆的制备研究、介孔二氧化锆的制备研究、二氧化锆的掺杂研究等新兴课题将是未来一段时间需要大力开展的工作。 2 气相法 气相法是直接利用气体或者通过各种手段将物质变成气体,使之在气体状态下发生物理变化或化学反应,最后在冷却过程中凝聚长大形成纳米微粒的方法。 2.1 气体中蒸发法 气体中蒸发法是在惰性气体或活泼性气体中将金属、合金或陶瓷蒸发气化,最后在冷却过程中凝聚长大形成纳米微粒的方法。其优点是颗粒的形态容易控制,其缺陷是可以得到的前驱体类型不多。有人用氢电弧等离子体法、激光加热法、爆炸丝法等制备出二氧化锆纳米颗粒。 2.2化学气相合成法(CVS) CVS法是将一种挥发性的金属有机物前驱体在减压下分解而形成。具体反应过程是用99.99%的氦气气流和叔丁基锆一起喷入反应区,同时通入氧气流。氦气和氧气流量比例为1:10,气流压力为1 kPa,反应温度为1000℃,气流经过反应器使锆的化合物被分解,形成ZrO2纳米颗粒,最后利用温度梯度收集颗粒。该法的优点是纳米微晶的形成过程是在均匀气相下进行的,故得到的微粒均匀,温度压力和气流的流动易控制,实验具有可重复性,但产量较低,成本较高。 2.3化学气相沉积法 CVD法是在一定的反应条件(~300℃,5 h, 101133 kPa)下,反应前驱物蒸气在气态下分解得到ZrO2,ZrO2形成时具有很高的过饱和蒸气压,自动凝聚形成大量晶核,这些晶核在加热

二氧化锆陶瓷

金 澳氧化锆陶瓷 陶瓷材料种类很多,它具有熔点高、硬度高,化学稳定性高、耐高温、耐磨损、耐氧化、耐腐蚀,以及弹性模量大、强度高等优良性质。也正是由于陶瓷材料的这些性质能决定了它的加工也是和普通的材料有着截然不同的加工方式。随着现代工业的发展,对于新型材料的需求也越来越多,陶瓷材料在近十几年来得到飞速的发展。随着它的应用领域越来越广,人们对它的研究也越来越深入。 山东金澳二氧化锆陶瓷,高纯度的二氧化锆为白色粉末,含有杂质时略带黄色或灰色。二氧化锆有三种晶型,低温为单斜晶系,密度5.65g/3cm ;高温时为四方晶系,密度6.10g/3cm ;更高的温度下转变为立方晶系,密度为6.27g/3 cm 。二氧 化锆陶瓷的熔点在2700C ?以上,能耐2300C ?的高温,其推荐使用温度为 2000~2200C ?。同时二氧化锆的热膨胀系数的变化受温度的影响明显。在20~200C ?阶段下,热膨胀系数为6108?/C ?,在1000C ?附件,由于晶体结构由c →t 转变,产生体积收缩。但加入增韧剂后抑制了相变,热膨胀系数不再受c →t 转变的影响。二氧化锆的化学稳定性很高,各种酸中仅溶于氢氟酸。二氧化锆容易与碱和碳酸盐熔烧,形成锆酸盐。与其他主要陶瓷种类的力学性能相比较,二氧化锆的抗热震性较差。 利用稳定二氧化锆的高温导电性,还可将这种材料作为电流加热的光源和电热发热元件。由于二氧化锆还能抗熔融金属的侵蚀,所以多用作铂等金属的冶炼坩埚 和1800C ?以上的发热体和炉子、反应堆绝热材料等。特别指出,二氧化锆作添加剂可大大提高陶瓷材料的强度和韧性。氧化锆增韧氧化铝陶瓷材料的强度达1200MPa 、断裂韧性为15.0,分别比原氧化铝提高了三倍和近三倍。 金澳二氧化锆还具有高温半导体性,室温下纯二氧化锆是良好的绝缘体,但超过1000C ? 后导电很好,电阻为4cm ?Ω,所以这种优良的特性可以将它广泛的应用于热敏感材料类,而且是适合那种高温情况下,很具有应用潜力,而且在最新的MEMS 技术中也可以得到一定的应用。最后,二氧化锆还具有比较好的敏感特性,二氧化

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