陶瓷是用物理化學(xué)方法制造出來的最早的人造材料脆性一直是陶瓷的致命弱點(diǎn)。如果能夠克服這個(gè)弱點(diǎn),再加上它原有的耐磨、耐高溫、耐腐蝕等非常有價(jià)值的性能,那么陶瓷材料的前途將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)代的優(yōu)質(zhì)合金經(jīng)過科學(xué)家的不懈努力,終于研制出高韌性的氧化鋯陶瓷。
從改善內(nèi)部結(jié)構(gòu)著手,在陶瓷的原料中添加少量的氧化釔、氧化鎂、氧化鈣等粉末,經(jīng)高溫?zé)捴瞥裳趸喬沾珊?,其中的氧化鋯便生成兩種晶體:立方晶體和四方晶體。
當(dāng)陶瓷受到外力作用時(shí),四方晶體便變成一種單斜晶體,體積迅速“膨脹”。由于晶體的體積急速增大,進(jìn)而可阻止陶瓷中原先存在的細(xì)微裂紋的擴(kuò)展,陶瓷就不會(huì)破裂了。有人在氧化鋁坯料中加入二氧化鋯,當(dāng)加入量為基體體積的15%時(shí),陶瓷的硬度可以提高3倍,有人稱之為“陶瓷鋼”。
將纖維均勻地分布于陶瓷的原料中,以提高陶瓷的強(qiáng)度和韌性,其原理與我們在石灰中加入紙筋相類似。這是因?yàn)椋瑢⒗w維加入陶瓷原料中,具有以下三大作用:纖維不易拉斷,在工作時(shí)可承擔(dān)大部分外加負(fù)荷,減輕陶瓷的負(fù)擔(dān),使裂紋不易產(chǎn)生;
纖維與陶瓷體結(jié)合在一起后,具有很大的摩擦力,于是,陶瓷的韌性可以大大增加;即使陶瓷出現(xiàn)了細(xì)微裂紋,纖維也能將它們緊緊拉住,使裂紋不至于進(jìn)一步擴(kuò)展開來。
在改善陶瓷表面狀態(tài)方面下功夫一般來說,陶瓷的斷裂大都從表面開始,因此,改善陶瓷表面狀態(tài)就猶如為防止陶瓷的破損設(shè)下了一道屏障。具體方法為:
通過化學(xué)和機(jī)械拋光技術(shù)消除陶瓷的表面缺陷;對(duì)氮化硅、碳化硅等非氧化物,只要通過控制表面氧化技術(shù),就可消除表面缺陷或使裂紋尖端變鈍;通過熱處理也可達(dá)到表面強(qiáng)化或增韌的目的。
經(jīng)過特殊加工的氧化鋯陶瓷,再也不是那種碰不得、摔不起的“瓷娃娃”了,即使把它丟在水泥地上也毫無損傷。這種打不碎的氧化鋯陶瓷,目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于一些高科技領(lǐng)域,如用來制造汽車、飛機(jī)、快艇的發(fā)動(dòng)機(jī)和其他重要零部件。氧化鋯陶瓷材料無疑將有廣闊的發(fā)展前景。
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本文“氧化鋯陶瓷高韌性特點(diǎn)介紹”由科眾陶瓷編輯整理,修訂時(shí)間:2022-12-17 10:02:48
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