亚稳态纳米晶氧化锆片状粉体的制备及冷烧结

作     者：张贺新 丁奇 范宇驰 江莞 ZHANG Hexin;DING Qi;FAN Yuchi;JIANG Wan

作者机构：东华大学材料科学与工程学院上海201620 东华大学功能材料研究中心上海201620 

出 版 物：《硅酸盐学报》 (Journal of The Chinese Ceramic Society)

年 卷 期：2023年第51卷第7期

页      面：1819-1826页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金(52122203) 

主　　题：氧化锆陶瓷 冷烧结 致密度 烧结助剂 相变 

摘      要：冷烧结技术自引入以来已有多种陶瓷材料获得了成功制备,但作为重要结构陶瓷的氧化锆其冷烧结致密度仍然偏低。为了提高冷烧结氧化锆陶瓷的致密度,采用亚稳态的纳米晶氧化锆片状粉体进行了研究。首先利用氧化石墨烯为模板,以三(羟甲基)氨基甲烷为沉淀剂制备了含56%四方相的片状氧化锆。然后,从烧结助剂、温度、压力、液相掺量4个因素出发探索了对氧化锆致密度以及微观结构的影响。结果表明:在HCl作为烧结助剂、300℃、500 MPa、液相掺量为20%(质量分数)的冷烧结工艺条件下,实现了约70%的致密度,远高于目前冷烧结氧化锆致密度的报道值。致密度的提升主要得益于烧结中亚稳态氧化锆的相变以及助剂对片状粉体的颗粒重排和溶解-沉淀作用。此外,孔隙率的降低使得冷烧结氧化锆陶瓷的杨氏模量和抗弯强度分别达到了24 GPa和20 MPa。