Порошок упрочненного диоксидом циркония оксида алюминия (ZTA), керамика ZTA

Порошок упрочненного диоксидом циркония оксида алюминия (ZTA), керамика ZTA

Порошок упрочненного диоксидом циркония оксида алюминия, по сравнению с однофазной керамикой Al₂O₃ и моноклинной керамикой ZrO₂, керамика ZTA обладает превосходными механическими свойствами, что открывает более широкие перспективы применения в высокотехнологичных промышленных областях, таких как биомедицина, электроника, полупроводники и функциональная керамика.

Керамика из упрочненного диоксидом циркония оксида алюминия, сокращенно ZTA, обладает высокой твердостью, высокой температурой плавления и устойчивостью к кислотной и щелочной коррозии, а также высокой ударной вязкостью, что делает ее подходящей для различных применений в высокотемпературной конструкционной керамике.

1. При содержании оксида циркония 10–20% он может подавлять кислотность роста кристаллов алюминия, тем самым повышая твердость материала.

2. При содержании оксида циркония 12–15% твердость и прочность керамики ZTA достигают максимальных значений.

3. При содержании оксида циркония 20% и высокой степени диспергирования механические свойства керамики ZTA достигают наилучшего состояния после горячего прессования и спекания.

В процессе получения композитного порошка ZrO2/Al2O3 основной процесс включает в себя несколько этапов, таких как формование заготовки и спекание. Для улучшения характеристик керамики из упрочненного диоксидом циркония оксида алюминия необходимо в первую очередь обеспечить качество композитного порошка ZrO2/Al2O3. Гидротермальный синтез.

1. Непрерывный метод: сырьевые материалы — диоксид циркония и оксид алюминия — смешиваются в определенном соотношении и непосредственно реагируют в реакторе при комнатной температуре и давлении для образования наночастиц. Оксид алюминия полностью покрывает частицы диоксида циркония. 1. Метод механического смешивания: Метод механического смешивания включает смешивание и шаровое измельчение порошков, состоящих из моноклинного оксида алюминия и моноклинного диоксида циркония, с последующим спеканием. Метод механического смешивания для получения композитного порошка ZrO2/Al2O3 требует смешивания и шарового измельчения исходных порошковых материалов с последующим спеканием. Этот метод является прямым и простым, но он не может гарантировать равномерное распределение многофазных компонентов.

3. Метод соосаждения: Типичный метод соосаждения включает приготовление смешанного раствора водных растворов ZrOCl2, 8H2O и AlCl3, 6H2O. Затем этот раствор распыляют и добавляют к разбавленной аммиачной воде (pH=9) при постоянной температуре 40℃ с быстрым перемешиванием для получения соосаждения. Затем осадок фильтруют, сушат, измельчают и прокаливают при 840℃ для получения однородного композитного порошка ZrO2/Al2O3.

4. Золь-гель метод. Золь-гель метод получения композитного порошка ZrO2/Al2O3 требует сначала равномерного смешивания неорганических или органических солей циркония (алюминия) в растворе, за которым следуют гидролиз и полимеризация для образования золь-системы. Золь прозрачен и после выдержки и полимеризации образует гель. Сушка и прокаливание геля дают нанокомпозитный порошок ZrO2/Al2O3. Этот метод получения улучшает дисперсию ZrO2 в Al2O3.

5. Гидротермальный метод синтеза. Гидротермальный метод синтеза использует герметичный сосуд высокого давления (требующий значительных инвестиций). Внутрь помещают водный раствор в качестве реакционной среды, и сосуд нагревают для растворения веществ, которые нерастворимы или малорастворимы в обычных условиях, после чего проводят перекристаллизацию. Композитный порошок ZrO2/Al2O3 можно получить этим методом.

Независимо от используемого метода, крайне важно обеспечить как малый размер частиц ZrO2, так и узкое распределение частиц по размерам, а также равномерное распределение ZrO2, чтобы частицы Al2O3 могли полностью инкапсулировать ZrO2, обеспечивая хороший упрочняющий эффект.