可靠评价Y-ZrO_(2)及Y-ZrO_(2)/Al_(2)O_(3)陶瓷断裂韧性研究进展

作     者：崔金平 赵威 黄雪娟 刘昊 王丽媛 饶平根 CUI Jin-Ping;ZHAO Wei;HUANG Xue-Juan;LIU Hao;WANG Li-Yuan;RAO Ping-Gen

作者机构：华南理工大学材料科学与工程学院广州510640 佛山市东鹏陶瓷发展有限公司广东佛山528031 

出 版 物：《现代技术陶瓷》 (Advanced Ceramics)

年 卷 期：2022年第43卷第5期

页      码：368-386页

摘      要：Y-ZrO_(2)及Y-ZrO_(2)/Al_(2)O_(3)陶瓷材料被广泛应用于工程结构件、医疗器械、智能穿戴、电子器件等领域。断裂韧性作为评价陶瓷材料脆性断裂的重要指标,对于结构陶瓷的研发、制备、选材与设计具有决定性意义。本文基于飞秒激光改良后的单边V型切口梁法(SEVNB),回顾了Y-ZrO_(2)及Y-ZrO_(2)/Al_(2)O_(3)陶瓷材料断裂韧性评价的最新研究进展。首先对于广泛应用的Y-ZrO_(2)断裂韧性进行分析,给出Y-ZrO_(2)陶瓷断裂韧性的可靠参考值,并给出传统单边切口梁(SENB)法的经验修正公式,同时导出了不同Y2O_(3)稳定剂含量的ZrO_(2)陶瓷断裂韧性经验估算公式。通过回顾基于飞秒激光改良的SEVNB法对Y-ZrO_(2)陶瓷断裂韧性的评价,发现断裂韧性最好的2mol%Y_(2)O_(3)稳定四方多晶ZrO_(2)(2Y-TZP)陶瓷的断裂韧性为6.4MPa·m^(1/2)。其次对Y-ZrO_(2)/Al_(2)O_(3)陶瓷的断裂韧性进行了回顾,发现ZrO_(2)增韧Al_(2)O_(3)(ZTA)陶瓷随氧化锆含量的增加,其断裂韧性最多只能提升到增韧相ZrO_(2)的水平;在Y-ZrO_(2)中加入Al_(2)O_(3)获得Al_(2)O_(3)增强ZrO_(2)陶瓷(ADZ),发现随Al_(2)O_(3)加入量的增加,ADZ的韧性没有明显提升。回顾基于飞秒激光改良的SEVNB法对Y-ZrO_(2)/Al_(2)O_(3)陶瓷断裂韧性的评价,目的在于澄清ZTA陶瓷中ZrO_(2)提升Al_(2)O_(3)断裂韧性的幅度以及ADZ陶瓷中Al_(2)O_(3)提升ZrO_(2)断裂韧性的幅度。基于飞秒激光改良的SEVNB法对Y-ZrO_(2)及Y-ZrO_(2)/Al_(2)O_(3)陶瓷断裂韧性的评价,发现Y-ZrO_(2)及Y-ZrO_(2)/Al_(2)O_(3)陶瓷材料的断裂韧性依然不高,其评价值远低于铸铁的断裂韧性(~20MPa·m^(1/2)),因此Y-ZrO_(2)及Y-ZrO_(2)/Al_(2)O_(3)陶瓷的增韧依旧任重道远。本文旨在为Y-ZrO_(2)及Y-ZrO_(2)/Al_(2)O_(3)陶瓷材料断裂韧性提供参考,为Y-ZrO_(2)及Y-ZrO_(2)/Al_(2)O_(3)陶瓷材料的研发、测试、选材与设计提供依据。

主 题 词：改良SEVNB法 断裂韧性 Y-ZrO_(2)陶瓷 Y-ZrO_(2)/Al_(2)O_(3)陶瓷 

学科分类：08[工学] 0805[工学-能源动力学] 080502[080502] 

D　O　I：10.16253/j.cnki.37-1226/tq.2022.06.005

馆 藏 号：203115702...