3YPSZ-Al2O3-Co3O4復(fù)相陶瓷的制備及力學(xué)性能研究.pdf

1、在金屬材料的力學(xué)加工中,切削加工是最普遍的精細(xì)加工方法,刀具材料的力學(xué)性能對(duì)其加工技術(shù)參數(shù)有著關(guān)鍵性的影響。在當(dāng)代切削加工中,陶瓷刀具材料由于具備抗熱性、抗磨性和抗酸堿穩(wěn)定性,經(jīng)常被應(yīng)用在各種條件苛刻的切削加工領(lǐng)域。
　　ZrO2陶瓷刀具具有硬度大、抗彎強(qiáng)度高、斷裂韌性大、抗磨損、抗酸堿腐蝕、抗氧化、抗靜電、優(yōu)良的高溫性能、刀體色澤艷麗等特點(diǎn),是當(dāng)今世界最合適的多功能刀具之一。當(dāng)前主要的ZrO2刀具產(chǎn)品為:陶瓷切削刀、餐用刀、剪刀

2、、軍用刀、醫(yī)用刀。本文以PSZ(PartiallyStabilizedZirconia/PSZ)陶瓷作為主要研究對(duì)象,既要讓目標(biāo)材料滿足陶瓷刀具應(yīng)用環(huán)境下的各種要求,又讓陶瓷刀具具備一定的顏色,既實(shí)用又美觀的陶瓷刀具是本研究的宗旨。
　　本文先研究了PSZ陶瓷的穩(wěn)定劑的種類和加入量,發(fā)現(xiàn)3mol％的Y2O3最適合本實(shí)驗(yàn)的條件,并且發(fā)現(xiàn)3YPSZ的最佳燒結(jié)溫度為1550℃,11CePSZ的最佳燒結(jié)溫度為1600℃。發(fā)現(xiàn)直接干壓成型工

3、藝制備的陶瓷,性能不如干壓成型后冷等靜壓處理這種成型工藝的制品。并且3YPSZ的最佳抗彎強(qiáng)度、維氏硬度、致密度分別為327.8MPa、10.8GPa、98.4%。
　　本文接著用物理混料法和染色液浸泡法研究了黑色3YPSZ-Co3O4陶瓷,發(fā)現(xiàn)染色液浸泡法讓材料產(chǎn)生更多的宏觀和微觀上的缺陷,性能不如物理混料法。并且采用物理混料法,在Co3O4的引入量為0.5wt%,在1550℃下燒結(jié)2h時(shí),3YPSZ-Co3O4陶瓷的最佳抗彎強(qiáng)度

4、、維氏硬度、致密度分別為355.3MPa、11.2GPa、98.6%。
　　由于單純通過引入添加劑Co3O4對(duì)3YPSZ陶瓷的性能提高不明顯,本文就研究了3YPSZ-A12O3復(fù)相陶瓷,通過加入彈性模量大而且熱膨脹系數(shù)相對(duì)較小的A12O3彌散相,來嘗試對(duì)3YPSZ陶瓷材料增韌補(bǔ)強(qiáng)。發(fā)現(xiàn)在A12O3的引入量為25wt%,在1600℃下燒結(jié)2h時(shí),3YPSZ-A12O3陶瓷的最佳抗彎強(qiáng)度、維氏硬度、斷裂韌性、致密度分別為582.4MP

5、a、15.4GPa、6.6MPa.m1/2、98.7%。
　　本文接著用物理混料法和非均相沉淀法制備了藍(lán)色3YPSZ/A12O3-Co3O4陶瓷,發(fā)現(xiàn)采用非均相沉淀法讓粉末顆粒更加細(xì)小,但是形成更多的團(tuán)聚,煅燒后形成結(jié)塊,降低了材料的致密度和組織均勻性,性能不如物理混料法。并且采用物理混料法,當(dāng)Co3O4的引入量為0.25wt%,在1550℃下燒結(jié)2h時(shí),3YPSZ/A12O3-Co3O4陶瓷的最佳抗彎強(qiáng)度、維氏硬度、斷裂韌性、致