Rheology Study of Suspension Formed by Different Nano-size Y-TZP

The rheological properties of slurries formed by different nano-size Y-TZP have been studied.The viscosity is sensitive to solid loading especially for high solid content level. The dispersant NH4PAA can improve the flowability efficiently. The smaller ceramic particles need to adsorb more dispersant to the flowability. Under the same solid content, the smaller the particles, the higher the viscosity of its slurry     

Sintering behaviour of slip-cast Al2O3 – Y-TZP composites

The sintering behaviour of alumina–Y-TZP composites prepared by slip-casting technique were studied. Slip-cast samples containing varying amounts of Y-TZP ranging up to 90 vol% were prepared and evaluated. Sintering studies were carried out at 1450°C to 1600°C. Sintered samples were characterised where appropriate to determine phases present, grain sizes, bulk density and mechanical properties. Good correlation was obtained between the calculated prepared powder density and experimental results. The sintered bulk density of the composites was observed to increase with increasing Y-TZP content and sintering temperature up to 1550°C. Maximum hardness values (>14 GPa) were obtained for all samples containing <60 vol% Y-TZP and when sintered at 1550°C. It has been found that the additions of up to 50 vol% Y-TZP was effective in suppressing Al₂O₃ grain growth.     

Effect of CuO Addition on the Sintering Behavior and Electrical Conductivity of 3Y-TZP

Yttria stabilized tetragonal zirconia polycrystals （3Y-TZP） doped with CuO was prepared, to get two compositions, 0.3 and 1 mole fraction CuO, respectively. The dilatometric study of the samples showed sintering to be improved for the samples doped with 0.3 mole fraction CuO, and to be deteriorated for the samples doped with 1 mole fraction CuO. The 1 mole fraction CuO doped 3Y-TZP showed higher tetragonal/monoclinic phase transformation which was accompanied by grain growth. The electrical conductivity decreased with the addition of CuO.     

低温烧结细晶Y-TZP

通过在Ｙ－ＴＺＰ中加入适量的硅酸盐玻璃添加剂,使其烧结温度明显降低,并且制备出具有细晶粒、高强度的四方相氧化锆增韧陶瓷材料．分析了添加剂含量及烧结温度与材料致密度、显微结构及力学性能的关系,发现在Ｙ－ＴＺＰ材料中加入１ｗｔ％的添加剂,可以使材料在１４００℃下烧结,氧化锆晶粒尺寸约为１００～２００ｎｍ;其抗折强度可达９５０ＭＰａ．     

快速烧结制备纳米Y-TZP材料

研究了快速热压烧结和放电等离子快速烧结（ＳＰＳ）制备纳米Ｙ－ＴＺＰ材料．利用快速热压烧结和 ＳＰＳ快速烧结,可在烧结温度为 １２００℃、保温９～１０ｍｉｎ条件下,制得相对密度超过９９％的 Ｙ－ＴＺＰ材料．研究发现：虽然快速热压烧结和 ＳＰＳ烧结都可使Ｙ－ＴＺＰ在相同温度下的密度高于普通热压烧结,但两种快速烧结所得Ｙ－ＴＺＰ的晶粒都大于无压烧结所得;另外,快速热压烧结所得样品的结构不够均匀,而ＳＰＳ烧结的样品的均匀性较好．文章对产生这些现象的原因进行了理论探讨．     

超高压成型制备Y-TZP纳米陶瓷

研究了用超高压成型制备Ｙ－ＴＺＰ纳米陶瓷的新方法．通过采用新的成型方法,在５０００吨六面顶压机上实现了高达３ＧＰａ的超高压成型,获得相对密度达６０％的３ｍｏｌ％Ｙ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２陶瓷素坯,比在４５０ＭＰａ下冷等静压成型所得素坯的密度高出１３％．这种超高压成型所得素坯具有极佳的烧结性能,可在１０５０～１１００℃下经无压烧结致密化．研究表明,这种素坯烧结性能好的主要原因是素坯的相对密度比较高,从而大大增加了物质的迁移通道．由于烧结温度极低,有利于制备ＺｒＯ_２晶粒尺寸＜１００ｎｍ的纳米陶瓷。在１０５０℃／５ｈ的条件下,可烧结得到相对密度达 ９９％以上的 Ｙ－ＴＺＰ纳米陶瓷,平均晶粒仅为 ８０ｎｍ．     

Y-TZP悬浮液的界面吸附特性

本文利用聚电解质分散剂聚丙烯酸铵（ＮＨ_４ＰＡＡ）制备了稳定的Ｙ－ＴＺＰ悬浮液．通过等温吸附实验和电动特性测定发现,分散剂浓度为２ｗｔ％时,在粉体颗粒表面的吸附达饱和,悬浮液的等电点（ＩＥＰ）向酸性区移动．扫描俄歇能谱（ＳＡＭ）分析和原子力显微镜（ＡＦＭ）研究表明,粉体的表面化学键结构因分散剂的吸附而改变,悬浮颗粒之间的相互排斥能增大．悬浮液的粘度在分散剂饱和吸附时达到最小值,浆料的悬浮稳定性得到了提高.     

超塑性Y-TZP的压缩塑性形变

通过恒定横梁速度和恒定载荷压缩试验,对超塑性3mol％Y₂O₃稳定四方ZrO₂多晶体的压缩塑性形变进行了研究．测定了平均晶粒尺寸从0．30～1．33μm的3Y－TZP材料的塑性流动应力,应力指数和蠕交活化能;用扫描和透射电镜观察了试样的显微结构．结果表明,3Y－TZP材料塑性形变的机理为扩散适应的晶界滑移．随着晶粒尺寸由0．30μm增大至1.33μm,应力指数从3．2减小至1．4,活化能从580kJ／mol减小至500kJ／mol．形变机理随晶粒大小发生变化．对于晶粒较粗的3Y－TZP材料,当应变速率较高时,形变过程中在材料内产生晶间孔穴．     

低温烧结高性能2Y-TZP材料

通过在2Y-TZP中加入一定量的硅酸盐玻璃相添加剂,在较低的烧结温度下,制备出细晶、具有良好综合性能的2Y-TZP材料.研究了添加剂加入后,2Y-TZP材料烧结特性、显微结构及力学性能.发现加入少量的添加剂后,不但可以明显降低材料的烧结温度,而且由于细晶及相变增韧的共同作用,材料仍具有较高的抗折强度和断裂韧性.讨论了稳定剂含量对低温烧结Y-TZP力学性能的影响,发现较低稳定剂含量的2Y-TZP材料,由于临界相变尺寸小,在断裂过程中,有更多的四方相氧化锆转变成单斜相,相变增韧的效果更好,因而具有更高的断裂韧性.     

热压烧结制备纳米Y-TZP材料

本文研究了热压烧结制备纳米Ｙ－ＴＺＰ材料的过程．研究结果表明：热压烧结纳米Ｙ－ＴＺＰ材料有一些新的特点,主要是纳米Ｙ－ＴＺＰ材料在热压烧结时,由于软团聚未能有效地破碎;造成烧结过程中团聚体内部首先致密化,与基体之间产生张力,导致裂纹状大气孔的出现．同时因石墨模具的限制,热压时的外压不足以克服塑性滑移产生所需的“阈值”,因此大气孔无法“压碎”,使材料的烧结密度比相同温度下无压烧结还低．针对热压烧结纳米Ｙ－ＴＺＰ材料的局限性,采用热煅压烧结,可在１１００℃的低温下获得致密的纳米Ｙ－ＴＺＰ材料,晶粒大小仅８５ｎｍ左右。     

高固含量Y-TZP悬浮液的流变学特性

采用聚丙烯酸盐（ Ｎａ Ｐ Ａ Ａ、 Ｎ Ｈ_４ Ｐ Ａ Ａ） 作为分散剂, 制备了高固相含量（ ～５０ｖｏｌ％ ） 的 Ｙ Ｔ Ｚ Ｐ悬浮液研究了分散剂、粉体粒径和固含量对 Ｙ Ｔ Ｚ Ｐ 悬浮液流变学性能的影响结果表明： 分散剂的含量为１.８ｗｔ％ 时对悬浮液有最好的分散效果悬浮液的粘度随粒径的增加而降低, 高固含量浆料的流动曲线符合 Ｂｉｎｇｈａｍ 模型同时对分散剂的吸附分散机理进行了分析和讨论     

纳米Y-TZP悬浮液的团聚抑制研究

研究了几种阴离子型分散剂对纳米Y-TZP水悬浮液的胶体特性、流变特性的影响,并通过等温吸附研究了分散剂与粉体的相互作用.结果发现,几种分散剂均可在粉体表面发生化学吸附,分散剂的加入使Y-TZP在碱性条件下的zeta电位由-20mV变为-40～-50mV左右.流变性测试表明,分散剂的加入使浆料流动性明显改善,粘度大大降低.最后对分散剂抑制团聚的机理进行了讨论.     

由SiO2/3Y-TZP包裹复合粉体制备ZrSiO4/3Y-TZP细晶陶瓷

对湿化学法制备的ＳｉＯ_２／３Ｙ－ＴＺＰ包裹复合粉体进行了热压烧结研究,并利用Ｘ射线衍射和透射电镜表征了烧结体的物相和显微结构．在低于１３００℃,复合粉体发生瞬时粘性烧结,材料密度迅速提高;随着烧结温度的升高,ＳＩＯ_２和ＺｒＯ_２发生反应生成ＺｒＳｉＯ_４．在１５００℃热压条件下,制备了平均晶粒尺寸为３５０ｎｍ的ＺｒＳｉＯ_４／３Ｙ－ＴＺＰ细晶复相材料．我们认为,在烧结过程中形成的第二相ＺｒＳｉＯ_４,特别是ＳｉＯ_２包裹层对抑制基体晶粒长大起主要作用．     

纳米Y-TZP凝胶注模成型的研究

对纳米Y－TZP的浆料进行了凝胶注模成型．有机单体丙烯酸胺和交联剂N,N-亚甲基双丙烯酸胺的加入,不但起到使浆料凝胶的作用,还可以大大降低浆料粘度,改善浆料的流变性．有机单体、交联剂、引发剂均有其合适的用量范围．与干压法、等静压法相比,用凝胶注模法成型的素坯密度高、显微结构均匀、烧结体的断裂韧性也较等静压法高．     

放电等离子快速烧结纳米3Y-TZP材

本文采用放电等离子烧结技术（ＳＰＳ）快速烧结结纳米３Ｙ－ＴＺＰ材料,利用ＳＰＳ技术快速烧结,可制备出完整、致密的３Ｙ－ＴＺＰ材料,在烧结温度为１３００℃,保温３ｍｉｎ条件下,相对密度达９８．２％,晶粒仅１００￣１３０ｎｍ,研究发现,材料的密度随烧结温度的变化趋势与一般快速烧结有明显区别;材料的晶粒随烧结温度的提高而长大,但长大幅度小于其他一些烧结方法所得的３Ｙ－ＴＺＰ材料,本研究对这些现象进行了理     

3Y-TZP/Fe-Al复合材料化学相容性分析

根据热力学原理,考察了Fe-Al系金属间化合物与ZrO2陶瓷基体的化学相容性。结果表明,当Fe-Al金属间化合物中Al<42at％时,Fe-Al金属间化合物与ZrO₂基体不易发生化学反应。XRD、SEM及HREM分析验证了此结论。HREM观察表明Fe₃Al与基体3Y-TZP之间界面干净,无反应层和过渡层的存在,Fe₃Al与ZrO₂界面两侧的原子排列不是一一对应的,只是部分互相匹配,形成半共格关系。界面上品面间错配度δ=30％,界面上存在着错配位错。     

添加剂的膨胀系数对Y-TZP力学性能的影响

通过在Y-TZP中加入不同膨胀系数的玻璃相添加剂,低温烧结得到了具有不同力学性能的试样.建立了薄晶界应力模型,定性地计算了晶界应力,讨论了添加剂的热膨胀系数对Y-TZP陶瓷晶界应力及力学性能的影响.发现小膨胀系数的添加剂使晶界获得压应力,有利于获得较高断裂韧性的Y-TZP陶瓷.     

超塑性Y-TZP的高温塑性流动行为

通过恒位移速度压缩试验研究了不同晶粒大小,不同致密度的３Ｙ－ＴＺＰ的高温塑性流动行为。结果表明,塑性流动应力随着温度和应变速率的提高及晶粒尺寸的增大而提高,随着气孔率的增大而下降,对于晶粒较粗的试样,当应力水平较高时,由于材料内部产生孔穴化,引起屈服后流动应力下降。细晶３Ｙ－ＴＺＰ在高温塑性形变过程中产生应变硬化,这是由于形变过程中晶粒动态生长和应变速率提高而引起。     

纳米Y-TZP形成稳定浆料的流变性质

本文研究了纳米Y－TZP超细粉体分别添加聚丙烯酸钠（NaPAA）及聚丙烯酸铵（NH₄PAA）所制备的浆料的稳定性.综合考虑Zeta电位和分散剂的解离条件,pH8～12为浆料的稳定范围.通过对浆料流变性质的测定,给出固含量与其相应的最佳分散剂用量关系,并比较了NaPAA与NH₄PAA在稳定高固含量浆料中的分散作用.结果表明,使用NH₄PAA可获得较NaPAA低的粘度,且由于它不引入杂质而有更大的优越性.对不同纳米尺寸的Y－TZP,如果吸附等量的分散剂,颗粒越大粘度越低.在一定范围内达到相同的粘度,颗粒越小,所需分散剂用量越多.