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高韧性彩色氧化锆陶瓷的制备及性能研究

作　者: 刘丽菲
导　师: 张培萍
学　校: 吉林大学
专　业: 材料学
关键词: 氧化锆陶瓷增韧内着色增韧机理致色机理制备
分类号: TQ174.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

为了进一步扩大氧化锆在装饰材料领域的应用,本文以氧化钇稳定纳米氧化锆粉为原料,分别以Al₂O₃、SiO₂、MgO、CaO为增韧剂,采用高温烧结法制备了增韧氧化锆陶瓷,并在优选增韧配方的基础上添加不同的着色剂,采用内着色法制备出了多种色彩的彩色增韧氧化锆陶瓷。实验结果表明,当添加25%的Al₂O₃时对氧化锆陶瓷的增韧较好。在1600℃烧结并保温3h的条件下制备的陶瓷力学性能最好,抗弯强度和断裂韧性分别达到1016MPa和14.2MPa·m1/2。氧化锆陶瓷的增韧机理为ZrO₂的相变增韧和Al₂O₃的弥散增韧相互叠加,Al2O3对裂纹的钉扎,弥补了微裂纹对强度的消极作用,从而使得复相陶瓷的抗弯强度和断裂韧性增加。以含25%Al₂O₃的ZrO₂粉体为基体原料,添加不同着色剂制备出多种色彩亮丽、显色均匀的韧性彩色氧化锆陶瓷,且颜色稳定。所制备的彩色陶瓷抗弯强度均在1000MPa左右。影响陶瓷色彩的因素主要为着色剂的种类和添加量,而影响陶瓷致密化的因素主要为烧成制度。经反复试验优化了不同配方彩色韧性氧化锆陶瓷的制备工艺条件,并对不同颜色陶瓷的致色机理进行了初步讨论。

全文目录

内容提要  4-7
前言  7-9
第1章纳米氧化锆陶瓷概述  9-27
  1.1 纳米复相陶瓷概述  9-16
    1.1.1 纳米复相陶瓷粉体制备方法及烧结  10-12
    1.1.2 纳米复相陶瓷中的强韧化机理  12-14
    1.1.3 纳米复相陶瓷的发展应用前景展望  14-16
  1.2 纳米氧化锆陶瓷概述  16-27
    1.2.1 氧化锆陶瓷的特征  16-21
    1.2.2 纳米氧化锆陶瓷的制备工艺  21-24
    1.2.3 氧化锆复合陶瓷的研究发展现状  24-27
第2章增韧氧化锆陶瓷的制备及性能测试  27-35
  2.1 增韧氧化锆陶瓷的制备  27-30
    2.1.1 配方设计  27-28
    2.1.2 制备工艺设计  28-30
  2.2 增韧氧化锆陶瓷的性能测试  30-35
    2.2.1 力学性能测试  30-31
    2.2.2 其它性能测试  31-32
    2.2.3 结构测试  32-35
第3章彩色韧性氧化锆陶瓷的制备及性能测试  35-49
  3.1 彩色韧性氧化锆陶瓷的制备  35-43
    3.1.1 着色剂的选择  35-39
    3.1.2 配方设计  39-41
    3.1.3 制备工艺设计  41-43
  3.2 彩色韧性氧化锆陶瓷的性能测试  43-49
    3.2.1 颜色观察  43
    3.2.2 力学性能测试  43-44
    3.2.3 其它性能测试  44-47
    3.2.4 结构测试  47-49
第4章影响增韧与彩色氧化锆陶瓷性能的因素  49-66
  4.1 影响氧化锆增韧陶瓷性能的因素  49-54
    4.1.1 增韧剂组分对力学性能的影响  49-50
    4.1.2 烧结温度对力学性能的影响  50-52
    4.1.3 氧化铝添加量对力学性能的影响  52-54
  4.2 影响彩色氧化锆陶瓷性能的因素  54-66
    4.2.1 影响彩色氧化锆陶瓷颜色的因素  54-58
    4.2.2 彩色氧化锆陶瓷的致色机理探讨  58-61
    4.2.3 彩色氧化锆陶瓷的烧结致密化研究  61-66
第5章结论  66-67
参考文献  67-72
致谢  72-73
摘要  73-76
Abstract  76-80
导师及作者简介  80

高韧性彩色氧化锆陶瓷的制备及性能研究

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