Техническая керамика. Матренин С.В - 40 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

ционного упрочнения реализуется в том случае, когда спеченный ма-
териал имеет в своем составе частицы t-ZrO
2
, способные превращать-
ся в m-ZrO
2
. Возникающие при нагружении трещины распространя-
ются в материале до тех пор, пока в их фронте не оказываются части-
цы t-ZrO
2
. Такая частица, находящаяся в сжатом (в корундовой матри-
це) или в когерентносвязанном с матрицей (при преобладании в со-
ставе материала c-ZrO
2
) состоянии устойчива к t→m - переходу даже
при низких температурах. Попав в поле напряжений в вершине рас-
пространяющейся трещины, частица получает энергию, достаточную
для превращения. Таким образом, энергия распространяющейся тре-
щины переходит в энергию t→m - перехода и катастрофический рост
трещины прекращается.
С открытием упрочняющего воздействия фазового t→m - перехо-
да циркониевые керамики являются предметом многочисленных ис-
следований. Циркониевые керамики из-за своей способности образо-
вывать путем добавок различных оксидов и применяемых режимов
выдержки при спекании и отжига часто обозначаются как «керамиче-
ские стали». Ниже представлены основные классы циркониевых кера-
мик, их прочностные характеристики и сферы практического при-
менения.
1. Стабилизированный диоксид циркония CSZ (Cubic Stabilized
Zirconia, рис.7,а): кубический твердый раствор на основе ZrO
2
. Для
реализации этого материала количество добавки MgO, CaO должно
быть более 15–20мол.%, Y
2
O
3
– более 10мол.%. CSZ имеет низкие
прочностные характеристики: σ
изг
не более 250МПа и К
1с
до 3М-
Паּ
|
м
0,5
и находит применение как огнеупорный материал, а также в
технологии твердых электролитов.
2. Керамика, упрочненная диоксидом циркония ZTC (Zirconia
Toughened Ceramic): дисперсные частицы t-ZrO
2
распределены в кера-
мической матрице и стабилизируются сжимающими напряжениями.
Наибольшее техническое значение имеют композиции Al
2
O
3
-ZrO
2
(ZTA: Zirconia Toughened Alumina, рис.7,б), которые используются,
прежде всего, как инструментальные материалы. Оптимальные механи-
ческие характеристики достигаются при содержании ZrO
2
около 15об.
%: σ
изг
до 1000МПа и К
1с
до 7МПаּ
|
м
0,5
.
3. Частично стабилизированный диоксид циркония PSZ (Partialy Sta-
bilized Zirconia, рис.7,в). Образуется при добавлении в ZrO
2
оксидов
Mg, Ca, Y и др. При спекании в области гомогенности кубической
фазы образуются крупные зерна c-ZrO
2
(60мкм). После отжига в двух-
фазной области появляются тетрагональные частицы, когерентно свя-

Страницы