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添加ZrO2作增韧剂是ZTA陶瓷的主要增韧手段,纳米ZrO2-微米Al2O3的ZTA粉体由于颗粒细小,在混料球磨后极易发生团聚,致使制备的ZTA陶瓷综合性能下降,改善粉体分散性对提高ZTA陶瓷力学性能具有重要意义。本文重点研究添加Al粉对纳米ZrO2-微米Al2O3粉体进行球磨改性,以及Al粉对压制成形和注射成形ZTA陶瓷的组织和力学性能的影响。借助力学性能测试、OM、SEM、XRD等手段来分析其力学性能、组织形貌和相结构转变等。主要研究成果如下:1.在ZTA粉体中添加Al粉有助于改善球磨过程中纳米ZrO2粉体分散性。ZTA粉体球磨改性前,ZrO2团聚分布Al2O3颗粒间,纳米ZrO2团聚问题严重;添加Al能增强磨削作用,使纳米ZrO2粉体嵌入Al粉中,并随Al碎裂而分散,形成纳米ZrO2和Al混合颗粒,粒径尺寸为0.100.17μm,分布在球形Al2O3颗粒间,部分细小的混合颗粒粘附在球形Al2O3颗粒表面,进一步改善ZrO2分散均匀性。当Al粉添加量为1wt.%时,球磨后ZrO2分散性最好。XRD测试表明:随着分散性提高,t-ZrO2向m-ZrO2转变量增加。2.改性ZTA粉体烧结过程中,当温度升高至660?C,Al粉变成液相,液相Al在毛细力作用下包裹ZrO2粉末,由于是在大气中烧结,Al易发生氧化,继续升高温度,液相Al的氧化速率加快,在1200?C烧结后,由Al包裹ZrO2粉末演变成Al2O3包裹ZrO2结构,而粘附在Al2O3球形颗粒表面的混合颗粒则形成半球形凸起,连接球形Al2O3颗粒,形成具有一定强度的粉体。3.压制成形条件下,Al粉添加量和成形坯烧结温度对ZTA陶瓷组织和性能有较大影响。1).添加Al能提高ZTA陶瓷抗弯强度和硬度。在ZTA陶瓷中m-ZrO2含量越高,微裂纹增韧效果越好。XRD测试表明:添加Al粉可促使t-ZrO2晶型向m-ZrO2晶型转变,转变量随添加Al粉百分比呈抛物线变化,当添加量为1wt.%时,m-ZrO2晶型ZTA陶瓷中含量最高。2).添加Al粉能降低ZTA粉体烧结温度,使ZTA粉体烧结温度由1650?C降低至1550?C,陶瓷的孔隙减小,晶粒尺寸变小,抗弯强度和硬度达到604.84 MPa和1645.88 HV1。4.注射成形条件下,采用螺杆式注射机进行注射,注射温度140?C,注射压力25 MPa,注射速率10 mm/s,模具温度50?C,成形坯脱脂温度和保温时间对脱脂效果有较大影响。含量为1.00wt.%的ZTA喂料溶剂脱脂范围4060?C,脱脂率随脱脂温度呈抛物线变化,最佳脱脂温度为50?C;脱脂时间少于300 min,保温时间越长脱脂率越高,超过300 min后脱脂率升高不明显。5.与压制成形相比,注射成形添加Al粉ZTA陶瓷的抗弯强度和硬度都有较大提高。注射成形ZTA陶瓷抗弯强度和硬度提高至697.65 MPa和1726.45 HV1,分别提高了15.34%和4.80%。主要原因是,注射成形增加了混炼工艺,使ZTA粉体分散均匀性增加,ZrO2团聚体尺寸继续减小,烧结后陶瓷晶粒得到细化,孔隙率降低,晶界型ZrO2弥散分布,晶内型ZrO2数量明显增加,颗粒弥散增韧作用增强。