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纳米陶瓷粉体由于尺寸小、比表面积大,活性高,烧结过程中极易团聚长大,从而失去其优良的性能。为了改善纳米粉体的这种弊端,本论文采用了粉体表面修饰的方法,以期获得性能良好的陶瓷体。 本论文以ZrOCl2·8H2O和YCl3为主要原料,采用共沉淀-凝胶法制备了一次平均粒径约为8.9nm,形状为类球形的纳米3Y-TZP陶瓷粉体。利用CVD法对纳米3Y-TZP陶瓷粉体进行表面包碳修饰,获得了具有较好晶型结构,颗粒尺寸细小,碳含量不同(0~7.0wt%)的碳包3Y-TZP粉体。 对不同碳含量的3Y-TZP进行通常无压烧结和两步法烧结。研究了碳包3Y-TZP在不同烧结工艺下的烧结行为及其微观结构,探讨了碳含量与获得晶粒细小且致密度高的3Y-TZP陶瓷的内在联系。实验结果表明:与未包碳的试样相比,表面包裹少量碳的3Y-TZP经两步烧结法,即先加热到1250℃保温5min,然后快速冷却到1150℃保温6h,有效降低了晶粒尺寸,提高了烧结体的密度。随着碳含量的继续增加,晶粒尺寸减小,但由于过多的碳气化后所残留的气孔数量较多,致使材料密度降低;当碳含量为1.5wt%时,烧结体的体积密度达到最大值,其值为5.890g/cm3(相对密度为97.2%)。采用真空烧结,由于碳没有被氧化,包裹层的存在阻止了晶界的扩散,延缓了陶瓷体烧结的致密化过程,烧结性能较差。 对经通常无压烧结和两步法烧结的碳包3Y-TZP材料进行力学性能测试和增韧机理研究,分析了3Y-TZP力学性能、碳含量、烧结工艺和显微结构的关系。研究结果发现:表面包裹少量碳的3Y-TZP采用两