TiO2摻雜對Yb2O3-ZrO2陶瓷的結構與性能的影響.pdf

1、碩士學位論文論文題目：論文題目：TiO2摻雜對Yb2O3ZrO2陶瓷的結構與性能的影響英文題目：英文題目：TheeffectofTiO2dopingonstructurespropertiesofYb2O3ZrO2ceramics學位類學位類別：工學碩士研究生姓研究生姓名：曹書光學號學號：2014023184學科學科(領域領域)名稱名稱：冶金工程指導教指導教師：宋希文職稱職稱：教授協(xié)助指導教協(xié)助指導教師：師：謝敏職稱：職稱：講師2017

2、年6月3日分類號：分類號：TQ174.75密級：級：公開公開UDC：學校代碼：學校代碼：10127內蒙古科技大學碩士學位論文摘要四方氧化鋯多晶陶瓷材料因其具有高強度、高韌性、高硬度、良好的化學穩(wěn)定性和生物相容性等結構陶瓷所固有的屬性，已在牙科材料、陶瓷刀具、研磨介質和生物醫(yī)學等領域得到了越來越多的應用。目前最廣泛使用的結構陶瓷是3mol%Y2O3穩(wěn)定的ZrO2(3YTZP)體系，由于其強度低，易發(fā)生低溫老化等缺點已很難滿足快速發(fā)展的結構

3、陶瓷的技術要求。因此，開發(fā)一種具有優(yōu)秀機械性能和較高的抗老化性的新型結構陶瓷材料來取代3YTZP具有十分重要的意義。近年來，3mol%Yb2O3ZrO2體系開始逐漸受到人們的關注。同3YTZP相比，它擁有較高的機械性能和良好的抗老化性。本文以ZrO2、Yb2O3、TiO2作為原料，在3mol%Yb2O3ZrO2體系的基礎上用Ti4部分取代Zr4，期望能進一步提高陶瓷的斷裂韌性和抗老化性。本實驗是通過固相合成法制備Zr0.94xYb0.0

4、6TixO1.97(x=00.020.040.060.08和0.10)陶瓷試樣。研究內容主要包括三個部分：高能球磨法制備ZrO2Yb2O3TiO2納米粉體；TiO2對3mol%Yb2O3ZrO2四方多晶陶瓷斷裂韌性和硬度的影響規(guī)律及機理；TiO2對3mol%Yb2O3ZrO2陶瓷材料低溫老化性能的影響規(guī)律及機理。納米粉體的測試結果表明，高能球磨4h即可制備出粒徑小于100nm的TiO2Yb2O3ZrO2納米粉體。斷裂韌性和硬度的測試結果

5、顯示，隨著TiO2摻雜量的增加，Zr0.94xYb0.06TixO1.97體系陶瓷材料的斷裂韌性從5.290.04MPam12增加到5.700.03MPam12，而維氏硬度則從14.650.07GPa降低到13.060.03GPa。本論文對斷裂韌性增加的機理進行了分析，發(fā)現通過TiO2摻雜改變了該體系陶瓷材料增韌的機理。當x0.06時，陶瓷材料的增韌主要取決于鐵彈性增韌，相變增韌也存在但不占主導的地位。低溫老化性能的測試結果表明，隨著T

6、iO2摻雜量的增加，Zr0.94xYb0.06TixO1.97體系陶瓷材料的老化動力學參數b從0.0070降低到0.0039，這表明TiO2摻雜能顯著提高該陶瓷材料的抗老化性能。本論文提出了從電化學的角度去解釋老化過程，通過測試并比較該體系陶瓷材料老化前后的晶界離子電導率的差值來解釋老化過程，其中氧空位在電化學和老化性能之間起到了橋梁的作用。以上實驗表明，在Zr0.94xYb0.06TixO1.97體系中，TiO2摻雜量為10mol%的