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xxx專 業(yè) 材料科學(xué)與工程 班級 xx課程名稱 特種陶瓷材料綜合論文設(shè)計題目名稱 氧化鋯陶瓷的制備及性能分析起止時間成 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。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。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，產(chǎn)量大，PH8—9之間為宜，溫之間，太低時，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。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)，壓制時粉料會從模具間隙中流出，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)實踐來摸索。C．加壓方式般干壓成型時加壓方式有兩種，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)，壓制時粉料會從模具間隙中流出，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)實踐來摸索。C．加壓方式般干壓成型時加壓方式有兩種，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陶瓷干壓成型時宜承受雙面加壓的方式。d．加壓速度和保壓時間ZrO2坯體消滅分層等缺陷。壓模應(yīng)均勻全都，否則會引起產(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。在物工人勞動強(qiáng)度大且不適合自動化作業(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)?。ZrO2陶瓷的燒成時，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?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試驗室燒結(jié)爐4-2燒結(jié)爐型號表4.2試驗室燒結(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)，程序運行完畢自動停頓，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。5.35.3三點抗彎強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度是指材料抵抗彎曲不斷裂的