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氧化锆陶瓷的相变过程介绍

氧化锆陶瓷具有许多优良特性,但氧化锆是由一系列的原子组成的,下面科众陶瓷厂带大家了解下氧化锆的相变过程。

氧化锆陶瓷具有许多优良特性,但氧化锆是由一系列的原子组成的,下面科众陶瓷厂带大家了解下氧化锆的相变过程。

而氧化锆的相转变特性,则是氧化锆能被应用作结构陶瓷加工和陶瓷精密零件的理论依据。


一、氧化锆的相变过程

氧化锆是一个多相体系,受温度的影响历经三个相系:单斜、四方和立方,但又是可逆的相转变过程,常温下只有单斜相稳定。


升温收缩,降温膨胀

升温时ZrO2由单斜向四方转化,吸收热量,有明显的体积收缩(5%),而降温时(四方向单斜转化)产生体积膨胀(8%),这是造成ZrO2陶瓷的龟裂的原因。


三种氧化锆晶型


升温过程,冷却过程

升温时ZrO2由单斜向四方转化,由于吸收热量,有明显的体积收缩(5%),而降温时(四方向单斜转化)产生体积膨胀(8%),这是造成ZrO2陶瓷的龟裂的原因。ZrO2由单斜开始向四方相转化,转化温度通常在1100~1200℃之间(1163℃)。


但在冷却时,t-ZrO2转变为m-ZrO2时由于m-ZrO2新相晶核形成困难,因而转变温度在850~1000℃之间(930℃),这个转变是一个非热过程,说明ZrO2在晶相转变时会出现温度滞后现象(在一个温度范围内进行)。

二、氧化锆的晶型稳定剂

纯氧化锆在常温下是只有单斜相,为了获得其他室温稳定相系,需在ZrO2中添加某些氧化物作为晶型稳定剂,如:Y2O3、CaO、Al2O3、CeO2、MgO、Sc2O3等,使氧化锆的四方晶型或立方晶型稳定至室温下。


氧化锆常用晶型稳定剂-稀土氧化物


这些氧化物能与ZrO2形成固溶体或复合体,可改变晶体内部结构,添加的氧化物可填充ZrO2中晶格缺陷,抑制ZrO2晶型的扭转,起到稳定的作用,可在常温形成亚稳的四方相或立方相。
 


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本文“氧化锆陶瓷的相变过程介绍”由科众陶瓷编辑整理,修订时间:2022-12-20 10:09:15
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