可加工陶瓷的微观结构设计_常见问题【科众陶瓷】

根据对可加工陶瓷可加工机理的认识，陶瓷工作者们对陶瓷材料的微观结构进行了设计，以期得到性能良好的可加工陶瓷。

在最早的可加工陶瓷一玻璃陶瓷的制备过程中，Tomoko Uno等在氟云母中加入适量的钡盐使材料的强度得到成倍的提高。体系中大量的云母晶体粒径< lum，在云母晶体的层间钡以Ba2+形式存在，使得断裂性能提高，强度可达350MPa。在这之后，他和他的合作者们又采用熔融法，通过对结晶过程严格控制．得到含纳米四方ZrOv晶体的钙云母玻璃陶瓷。TEM照片显示，基体内钙云母晶粒尺寸为：长0. 5- 2Um，宽0.2-0.5um，粒径为20- 50um的氧化锆包覆于其中．这一晶内型结构和氧化锆的相变增韧作用使材料表现出很高的抗弯强度工作为耐火度更高的Ti3SiC2，其晶体结构属六方晶系，是Si层通过TiC八面体连接在一起构成的层状结构。在SEM下可以看到，Ti3SiC2是由层状结构构成的：这种层状结构在加工时，会使裂纹沿层状界面开裂，因而使这种陶瓷更易加工。

Padiure等设计了具有弱的相界，细长的晶粒和较高内应力的非均质碳化硅。这种非均质碳化硅中含有粗糙的长晶粒和弱的晶界组成。这些微观结构的一个重要特征就是损伤模型在赫兹接触负荷下的转变：在具有良好的晶界结合的均质碳化硅中，损伤在接触处以外形成了大量清楚的、常见的锥形裂纹，在非均质材料中，这表现为一个在接触环下面形成一个具有不连续微观缺陷的扰动区。在重复荷载下，非均质材料的损伤区铺展相对较快，最终导致晶粒剥落和材料的开裂。

Chihiro等在多孔陶瓷制备的基础上，研究了不同晶粒结构的多孔氮化硅的微观结构，并对其进行微观结构的设计。通过对力学性能的测量以及对微观结构的观察，他们认为：具有不同结构的不同多孔氮化硅其可加工性和力学性能并不一样。在孔隙率相同的情况下，具有柱状结构的|3一晶粒组织的多孔氮化硅陶瓷与具有球状结构的a-晶粒组织的多孔氮化硅相比，具有更高的强度和更好的可加工性。Chihiro等认为，这种可加工强度产生的一个重要因素就是柱状晶粒的长径比，另外孔隙率的下降会导致强度的增加。

氧化物陶瓷（包括氧化铝、氧化锆和莫来石）可加工性是加入稀土磷酸盐(如IaP04、CePO4),这些磷酸盐与氧化物有良好的化学相容性，针对各种氧化物陶瓷采取不同的制备工艺，从而实现第二相的均匀分布，使氧化物晶粒与磷酸盐晶粒之间形成弱界面，而在第二相弱界面处微裂纹的形成与连接是该类化合物易于去除材料或具有可加工性的主要原因。

造成氧化物／稀土磷酸盐复相陶瓷可加工性的因素是多方面的：材料中软相（稀土磷酸盐）和硬相（氧化物基体）之间结合较弱，加工时在界面上形成微裂纹和微裂纹的连接；软相晶粒在加工过程中产生变形和微裂纹。此外在p-TCP/Dy-PO4系复相陶瓷中，其可加工性被认为是掺有Dy的B-TCP(B一磷酸三钙)穿晶断裂所致。

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本文“可加工陶瓷的微观结构设计”由科众陶瓷编辑整理，修订时间：2019-03-16 10:07:09
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