氧化钇稳定的四方多晶氧化锆(Y-TZP)增韧陶瓷是一种力学性能优越,应用十分广泛的结构陶瓷。通常情况下,采用国产工业Y-TZP粉料要在比较高的温度下(1550-1650℃)才能烧结制备,不但生产成本较高,且其烧结体的晶粒尺寸比较粗大,这严重影响了材料的使用性能。本研究的目的是通过多种控制手段,低温烧结制备性能较好的Y-TZP陶瓷材料。 首先简要分析了晶粒尺寸对材料性能的影响及影响氧化锆陶瓷晶粒尺寸的因素。然后以深圳南玻结构陶瓷有限公司生产的SG3—TZP—Q型号的超细粉料为实验原料,对粉料的预烧热处理、解团聚处理,表面改性处理及粒度分级处理进行了实质性地研究。最后在粉料处理的基础上,并参照日本氧化锆粉体和样品,选择了不同添加剂,实现了3Y-TZP材料的低温固相烧结,控制了3Y-TZP陶瓷材料晶粒的长大。 主要探讨了粉料的预烧制度,解团聚、表面改性及粒度分级处理和添加剂对超细粉料烧结性能的影响,及它们对3Y-TZP材料的显微结构及力学性能的影响。通过这些研究,得到以下主要结论: 粉料的预烧热处理温度不宜超过500℃,否则容易引起粉料颗粒的颈部生长,造成粉料粒径粗化,粒度分布变宽,最终导致粉体烧结活性降低。粒度分布变宽是由于团聚体内粒子优先长大的结果。 机械化学法解团聚结合有机表面改性处理能够将部分团聚体打破,并且吸附在颗粒表面形成有机薄膜避免了解聚后粉体颗粒的再次团聚。粉体经改性处理后由极性粉体变为非极性粉体,改性处理后的粉料休止角减小,流动性增加,有助于提高成型体密度。 抛射流空气重力分级法能将超细粉料粒度分级,粉体粒度分级后,粒度分布范围变窄,烧结活性增强,有助于成型素坯的均匀致密烧结。 国产SG3—TZP—Q超细粉料经解团聚处理、有机表面改性处理和粒度分级处