二氧化鋯陶瓷的制備及性能分析

特種陶瓷綜合論文院〔部、中心〕 材料科學(xué)與工程學(xué)院姓 名 xxx 學(xué)號(hào)xxx專 業(yè) 材料科學(xué)與工程 班級(jí) xx課程名稱 特種陶瓷材料綜合論文設(shè)計(jì)題目名稱 氧化鋯陶瓷的制備及性能分析起止時(shí)間成 績指導(dǎo)教師xxx大學(xué)教務(wù)處制11名目\l“_TOC_250006“一、氧化鋯的根本性質(zhì)及應(yīng)用 1\l“_TOC_250005“氧化鋯的根本性質(zhì) 1\l“_TOC_250004“氧化鋯的應(yīng)用 1\l“_TOC_250003“二、氧化鋯粉料的制備 1\l“_TOC_250002“常用微粉 2\l“_TOC_250001“超細(xì)粉制備 2\l“_TOC_250000“三、氧化鋯陶瓷的成型 4熱壓鑄成型 4干壓成型 4等靜壓成型 63.43.4注漿成型3.53.5流延成型3.63.6凝膠注模成型四、氧化鋯陶瓷的燒結(jié) 74.1 真空燒結(jié)爐4.1 真空燒結(jié)爐4.24.2試驗(yàn)室燒結(jié)爐五、氧化鋯陶瓷的性能測試 115.15.1體積密度、吸水率和氣孔率的測定5.25.2抗壓強(qiáng)度的測定5.35.3三點(diǎn)抗彎強(qiáng)度5.45.4SEM測試分析一、氧化鋯的根本性質(zhì)及應(yīng)用氧化鋯的根本性質(zhì)27002700215.8526804300℃。硬度次于金剛石[1]。5-7eV。一般常含有少量的氧化鉿?；瘜W(xué)性質(zhì)不耐高溫材料ZrO2在常壓下共有三種晶型：從低溫到高溫一次為單斜相、四方相、和立方相。氧化鋯晶型轉(zhuǎn)變?nèi)缦拢篬2]mZrO21170℃950℃tZrO2370℃2cZrO2氧化鋯的應(yīng)用[3]。[3]。牙齦護(hù)。質(zhì)量輕，密度僅為黃金的四分之一，患者佩戴更舒適。二、氧化鋯粉料的制備10解法等。解法等。常用微粉1-88um1-88um之間。工業(yè)上生產(chǎn)微粉常用機(jī)械研磨法，原理如下：(一般使用流化床氣流磨)→磁選→清洗→枯燥→篩分→包ZrO2ZTA。超細(xì)粉制備10—100nm(如)，目前已經(jīng)成為高科技的前沿和重點(diǎn)。ZrO2超細(xì)粉末的制備方法很多，包括物理方法和濕化學(xué)方法，如化學(xué)共沉淀法、水熱法、氣相沉積法和氣相熱分解法等。2.2.110—100nm(如)，目前已經(jīng)成為高科技的前沿和重點(diǎn)。ZrO2超細(xì)粉末的制備方法很多，包括物理方法和濕化學(xué)方法，如化學(xué)共沉淀法、水熱法、氣相沉積法和氣相熱分解法等。2.2.1化學(xué)共沉淀法a．中和沉淀法(ZrOC1)鹽溶液中沉淀出含水氧化鋯：ZrOC12+2NH40H+(n+1)H20=Zr(OH)4·nH20+2NH4C1工藝流程為：H2ONH4OH溶液中和滴定→過濾→洗滌枯燥→800lh→ZrO20.25-0.4mol/L；濃度大時(shí)，產(chǎn)量大，PH8—9之間為宜，溫之間，太低時(shí)，膠體沉淀體積大，雜質(zhì)吸附嚴(yán)峻，造成過b．水解沉淀法承受長時(shí)間的沸騰氯氧化鋯溶液使水解生成的氯化氫不斷蒸發(fā)出去，從而使如下水解反響平衡不斷向右移動(dòng)。ZrOCl2ZrOCl2+(n+3)H2O=Zr(OH)4·nH20+2HC1工藝流程為：Zrocl2?8H2O→沉淀50h→過濾→洗滌→100℃下水解沉淀50h→過濾→洗ZrOCl20.2～工藝流程為：Zrocl2?8H2O→沉淀50h→過濾→洗滌→100℃下水解沉淀50h→過濾→洗ZrOCl20.2～0.3mol/L，此法操作簡便，但耗能較大。c．醇鹽水解沉淀法工藝流程為：NHC1→結(jié)晶純化→加水進(jìn)展100～110oC85O℃下煅燒0.5h→ZrO2鋯醇鹽的合成反響和水解反響方程如下：2NH4C1(苯作催化劑〕苯作催化劑)2.2.2水熱法成經(jīng)受了一個(gè)溶解—結(jié)晶過程，制得的ZrO2超細(xì)粉末顆粒呈球狀或短柱狀，粒進(jìn)和進(jìn)展。氣相沉積法和氣相熱分解法+Cl2ZrO2ZrO2ZrO2制備方法之外，還有水熱結(jié)晶、溶膠一凝膠法、等離子體法和電弧爐法、噴霧枯燥等方法。2.2.4其他方法[12]，這些方法利用先進(jìn)的儀器設(shè)備，生前提下，如何擴(kuò)大產(chǎn)量、降低本錢尚需進(jìn)一步爭論探究。前提下，如何擴(kuò)大產(chǎn)量、降低本錢尚需進(jìn)一步爭論探究。ZrO2ZrO2ZrO2ZrO2ZrO2ZrO2ZrO2構(gòu)造陶瓷往往承受局部穩(wěn)ZrO2ZrO23mo1％Y203ZrO2構(gòu)造陶瓷的成型方法有：熱壓鑄成型、干壓成型和等靜壓成型、注漿成型、流延成型等。3.13.1熱壓鑄成型ZrO2構(gòu)造陶瓷小型產(chǎn)品或外形簡單的產(chǎn)品。一般承受熱壓鑄成型方ZrO2構(gòu)造陶瓷小型產(chǎn)品或外形簡單的產(chǎn)品。一般承受熱壓鑄成型方ZrO2陶瓷料漿顆曲線及其它相關(guān)工藝參數(shù)，可以避開上述缺陷的消滅。3.23.2干壓成型ZrO2陶瓷產(chǎn)品常承受干壓方法成型。ZrO2ZrO2陶瓷產(chǎn)品常承受干壓方法成型。ZrO2ZrO2超細(xì)粉造粒料的成型的影響分述如下：aa．模具的光滑度和協(xié)作狀況干壓成型對模具質(zhì)量要求較高，首先要求模具硬度到達(dá)肯定的要求。由于ZrO2穩(wěn)定料的顆粒很細(xì)，流淌性差，因而對模具的光滑度要求很高，假設(shè)光滑度不好，間隙大，則由于ZrO2粉料顆粒細(xì)，壓制時(shí)粉料會(huì)從模具間隙中流出，從致而消滅分層，故對模具的協(xié)作要求較高。b．成型壓力ZrO2干壓成型過程中是較關(guān)鍵的，壓力太小和太大都不能壓適宜的成型壓力需要通過生產(chǎn)實(shí)踐來摸索。C．加壓方式般干壓成型時(shí)加壓方式有兩種，一種是單面加壓，另一種是雙面加壓。當(dāng)壓的一半，故坯體的密度比單面加壓要均勻得多。因此ZrO2干壓成型對模具質(zhì)量要求較高，首先要求模具硬度到達(dá)肯定的要求。由于ZrO2穩(wěn)定料的顆粒很細(xì)，流淌性差，因而對模具的光滑度要求很高，假設(shè)光滑度不好，間隙大，則由于ZrO2粉料顆粒細(xì)，壓制時(shí)粉料會(huì)從模具間隙中流出，從致而消滅分層，故對模具的協(xié)作要求較高。b．成型壓力ZrO2干壓成型過程中是較關(guān)鍵的，壓力太小和太大都不能壓適宜的成型壓力需要通過生產(chǎn)實(shí)踐來摸索。C．加壓方式般干壓成型時(shí)加壓方式有兩種，一種是單面加壓，另一種是雙面加壓。當(dāng)壓的一半，故坯體的密度比單面加壓要均勻得多。因此ZrO2陶瓷干壓成型時(shí)宜承受雙面加壓的方式。d．加壓速度和保壓時(shí)間ZrO2坯體消滅分層等缺陷。壓模應(yīng)均勻全都，否則會(huì)引起產(chǎn)品厚薄不均，造成廢品。e．脫模方式和脫模速度干壓脫模時(shí)一般承受工具將坯體從模腔中頂出，脫模速度要均勻緩慢，如坯體，以上各方面都要掌握好。坯體，以上各方面都要掌握好。3.33.3等靜壓成型ZrO2構(gòu)造陶瓷，需承受等靜壓成型。等靜壓成型ZrO2構(gòu)造陶瓷，需承受等靜壓成型。等靜壓成型ZrO2制品，干壓時(shí)極易消滅分層，而等靜壓成型則可避開，因此該成型方法是生產(chǎn)ZrO2制品常用的方法。但等靜壓成型后的坯體速度要求緩慢，否則坯體易發(fā)生斷裂，生產(chǎn)效率不高。3.43.4注漿成型的石膏模的毛細(xì)作用排解漿料中的水分，化學(xué)分散過程是由于在石膏模外表的石膏模的毛細(xì)作用排解漿料中的水分，化學(xué)分散過程是由于在石膏模外表Ca2+提高了漿料中的離子強(qiáng)度，造成漿料的絮凝。在物工人勞動(dòng)強(qiáng)度大且不適合自動(dòng)化作業(yè)。3.53.5流延成型能承受無毒或少毒體系，削減環(huán)境污染。能承受無毒或少毒體系，削減環(huán)境污染。3.63.6凝膠注模成型2090年月初首先制造的一種的膠態(tài)快速成型工藝。凝膠注模成型方法的工藝流程如圖4.12090年月初首先制造的一種的膠態(tài)快速成型工藝。凝膠注模成型方法的工藝流程如圖4.1單體混合物聚合形成膠凝的部件。由于橫向連接的聚合物-溶劑中僅有10%~20%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的聚合物，因此，易于通過枯燥步驟去除凝膠部件中的溶20～30Mpa以上，可進(jìn)展再加工。該方法存在主要問導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力存在使坯體開列破損等。四、氧化鋯陶瓷的燒結(jié)ZrO2ZrO2在不同溫度下，存在著三種同質(zhì)異形體，即立方晶系、單斜晶系和四ZrO2c→t→m的同質(zhì)異構(gòu)轉(zhuǎn)變，其中t→ZrO2轉(zhuǎn)變?yōu)椤rO2陶瓷的燒成時(shí)，體積隨著相變而變化，很簡潔消滅開裂，因此燒成曲線的選擇在化，很簡潔消滅開裂，因此燒成曲線的選擇在ZrO2陶瓷燒成過程中是格外重要厚胎和大件制品更要留意升溫速率。厚胎和大件制品更要留意升溫速率。ZrO2陶瓷的燒結(jié)溫度隨原料的制備方法、細(xì)度、添加劑種類和參加量的多少而不同，一般在1500～1650oC之間，因此ZrO2陶瓷沒有統(tǒng)一的燒成曲線，其適宜的燒成制度要通過燒成試驗(yàn)?zāi)艿玫?。氧化鋯陶瓷可承受的燒結(jié)方法有：⑴無壓燒結(jié)，⑵熱壓燒結(jié)和反響熱壓燒結(jié)，⑶熱等靜壓燒結(jié)〔P燒結(jié)S，⑺原位加壓成型燒結(jié)等。常以無壓燒結(jié)為主。承受不同的燒結(jié)方法，將使用不同的燒結(jié)設(shè)備，現(xiàn)介紹幾種燒結(jié)設(shè)備。承受不同的燒結(jié)方法，將使用不同的燒結(jié)設(shè)備，現(xiàn)介紹幾種燒結(jié)設(shè)備。4.14.1真空燒結(jié)爐4-1真空燒結(jié)爐4-1真空燒結(jié)爐規(guī)格表4-24-2試驗(yàn)室燒結(jié)爐4-2燒結(jié)爐型號(hào)表4.2試驗(yàn)室燒結(jié)爐技術(shù)指標(biāo)：技術(shù)指標(biāo)：11、掌握精度：±0.3℃%。30PID智能數(shù)顯溫度掌握儀，全數(shù)碼顯示、智能掌握技術(shù)，30PID智能數(shù)顯溫度掌握儀，全數(shù)碼顯示、智能掌握技術(shù)，降溫順超溫保護(hù)，程序運(yùn)行完畢自動(dòng)停頓，無須值守。3、升溫快、環(huán)保節(jié)能、精度高、性能穩(wěn)定、保溫效果好。溫。5、額定溫度：1500℃，1600℃，1700℃。五、氧化鋯陶瓷的性能測試5.15.1體積密度、吸水率和氣孔率的測定用液體浸泡試樣，然后再用沸水煮用液體浸泡試樣，然后再用沸水煮3h，盡量使試樣到達(dá)飽和。用液體靜力(m1、飽和試樣表觀質(zhì)量(m2、飽和試樣空氣中質(zhì)量中質(zhì)量(m3(Dl。D[mb 1D/(m1 3m)]100%2〔3.1〕〔3.2〕a 3 1 1氣孔率按下式計(jì)算：p[(mm)/(ma 3 1 3m)]100%2〔3.3〕式中： m1—干試樣質(zhì)量；m2—飽和試樣表觀質(zhì)量；m3—飽和試樣空氣中質(zhì)量；g/cm3(本試驗(yàn)選用液體為蒸餾水，密度為1g/cm3)。5.25.2抗壓強(qiáng)度的測定90MPa/min?？箟簭?qiáng)度的計(jì)算公式:R PC A(3.4)A1d4(1d22)(3.5)A—試樣受壓面積cm2；cmP〔k；d1、d2—試樣上、下受壓面的直其中：1MPa=1N/mm2。5.35.3三點(diǎn)抗彎強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度是指材料抵抗彎曲不斷裂的