氧化物陶瓷

出处：按学科分类—工业技术 河北科学技术出版社《实用焊接技术手册》第682页（1253字）

1．氧化铝陶瓷

氧化铝陶瓷主要成分是Al₂O₃和SiO₂。Al含量越高性能越好，但是Al含量越高工艺越复杂，成本也越高。几种氧化物陶瓷的化学组成见表2－9－9。

表2－9－9 几种氧化物陶瓷的化学组成^［7］

氧化铝陶瓷的主要性能特点是硬度高(760℃时HRA87，1200℃仍可保持HRA82)，有很好的耐磨性、耐腐蚀性、耐高温性能，可以在1600℃高温下长期使用。氧化铝陶瓷还具有良好的电气绝缘性能，在高频下的电绝缘性能尤为突出，每毫米厚度可耐压8000V以上。氧化铝陶瓷的缺点是韧性低，抗热振性能差，不能承受温度的急剧变化。这类陶瓷主要用于制造刀具、模具、轴承、熔化金属的坩埚、高温热电偶套管，以及化工行业中的一些特殊零部件，如化工用泵的密封滑环、轴套和叶轮等。

2．部分稳定氧化锆陶瓷(PSZ)

ZrO₂有三种晶型：四方结构(t相)、立方结构(C相)和单斜结构(m相)。加入适量的稳定剂后，四方结构(t相)在室温部分以亚稳定状态存在，称为部分稳定氧化锆，简称PSZ。在应力作用下发生的t相向m相的马氏体转变称为“应力诱发相变”，在相变过程中吸收能量，使陶瓷内裂纹尖端的应力场松弛，增加了裂纹的扩展阻力，实现氧化锆陶瓷的增韧。部分稳定氧化锆陶瓷的断裂韧性远高于其他结构的陶瓷。目前发展起来的几种氧化锆陶瓷中，常用的稳定剂包括MgO、Y₂O₃、CaO、CeO₂等。

表2－9－10是常用的几种氧化物陶瓷的物理性能。

表2－9－10 几种氧化物陶瓷的物理性能

(1)MG-PSZ 高强度氧化锆陶瓷MG-PSZ的抗弯强度为800MPa，断裂韧性为10MPa。抗振型MG-PSZ的抗弯强度为600MPa，断裂韧性达8～15MPa。

(2)Y-TZP 四方多晶氧化锆陶瓷TZP是PSZ的一个分支，以Y₂O₃为稳定剂，抗弯强度可达800MPa，最高可达1200MPa，断裂韧性可达10MPa·m^1／2以上。

(3)TZP-Al₂O₃复合陶瓷 利用Al₂O₃的高弹性模量可使Y-TZP晶粒细化，硬度提高，t相含量增加，可以大大地提高陶瓷的强度和韧性。用热压烧结方法制造的ZrO₂复合陶瓷的抗弯强度可高达2400MPa，断裂韧性可达17MPa·m^1／2。

目前PSZ正逐渐应用于发动机的结构件，其抗弯强度在600℃时可达981MPa。