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氧化锆陶瓷砂相变增韧的过程

氧化锆陶瓷砂相变增韧的过程

氧化锆陶瓷砂具有很强的抗冲击性和韧性、表面光滑,常被用作精密工件加工喷砂加工过程研磨介质。氧化锆陶瓷砂的高强度和高断裂韧性是由于四方氧化锆陶瓷本身的相变增韧作用,利用亚稳氧化锆向单斜相转变来实现的。

陶瓷砂.jpg

氧化锆陶瓷砂的相变增韧过程也称为应力诱导相变增韧。其作用原理是基于常温下环境下使氧化锆陶瓷砂晶粒在受到基体的弹性约束下产生的亚稳状态。当氧化锆材料在受到外加拉伸应力作用时,裂纹顶部产生应力集中,部分或全部抵消基体对氧化锆陶瓷砂晶粒的束缚,这时裂纹顶部附近的张应力场可诱发相变并产生体积膨胀。但由于受到周围基体的作用和约束,相变的陶瓷砂晶粒不能自由膨胀,并因此产生压缩形变,从而储存弹性应变能,吸收能量,显著提高了断裂能。同时,在主裂纹作用区产生压应力,阻止陶瓷砂的裂纹进一步张开,增大裂纹扩展阻力,从而使氧化锆陶瓷砂材料的断裂韧性和强度都得到大幅度提高,从而达到提高材料断裂韧性和强度的目的。

氧化锆陶瓷砂.jpg

氧化锆陶瓷砂相变增韧的过程中,对应力诱导相变产生影响的因素主要包括三个方面。一是陶瓷砂相变过程所选用的稳定剂种类和含量;二是氧化锆晶粒大小、含量和分布状态;三是陶瓷砂材料增韧时的环境温度。一般来说,当增韧环境中的温度处于某一临界值时,这个时候就算施加张应力也无法诱导四方相氧化锆变为单斜相,那么氧化锆陶瓷砂的增韧作用也就无法顺利实现。


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