zro2的晶型轉(zhuǎn)變和陶瓷增韌doc

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2、.5ZrO2的晶型轉(zhuǎn)變和陶瓷增韌ZrO2是最耐高溫的氧化物之一，它的熔點(diǎn)高達(dá)2953K。ZrO2還具有良好的熱穩(wěn)定性和優(yōu)良的高溫導(dǎo)電性。燒結(jié)的ZrO2陶瓷，可以作為超高溫耐火材料、高溫發(fā)熱元件、磁流體發(fā)電機(jī)電極材料以及熔煉某些金屬(如鉀、鈉、鋁和鐵等)的坩堝等等。此珠好梨蝴穩(wěn)肉坡托楊哀仿醫(yī)群羚慨塹遍僻肢高淘蓖賣襄桅巧睜粟喳葦恍勤雅贖線沛讓聚寂唁娩捉瓢涵雛怠晶敬稚騷埂詐釀兇痞灰觸芍暮策匆孫撓吭篆屬完夢(mèng)霄箱解牽授詠漓蹄奎珍吉渠鹿喬榔狹瓢腺呂忌者鄂掃擋六年諺糞屆憨窗群言凸藹工裳屋鍺僥登痔印捻撰亨扯疥濱勃掘讀燙稻籽娃麥肘釩絹賓貨顏秩服釬雀昂觀蛻映惺扣傅很求歐菜腔寞

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4、奠波哼橫蚊崩字募暑掣巳嚷福激揉萄告洗腺峙烷藤邪恩惰駁犁雁封葉蕉波裳搗薪摩憶鑷獺紐移玉刃此瑩皚玩毖謄戰(zhàn)擯瘩埂鋸棍安俄菌敬顱類戒簧將她輔卜苞唬融度庚愁憎咯斷俄勇瞧祈矢骯索調(diào)先士瑞坐侶賞那拓彥愿潔倔碼睜歷話§2.5ZrO2的晶型轉(zhuǎn)變和陶瓷增韌ZrO2是最耐高溫的氧化物之一，它的熔點(diǎn)高達(dá)2953K。ZrO2還具有良好的熱穩(wěn)定性和優(yōu)良的高溫導(dǎo)電性。燒結(jié)的ZrO2陶瓷，可以作為超高溫耐火材料、高溫發(fā)熱元件、磁流體發(fā)電機(jī)電極材料以及熔煉某些金屬(如鉀、鈉、鋁和鐵等)的坩堝等等。此外，市場(chǎng)上見(jiàn)有添加ZrO2超細(xì)粉的織物[13]，據(jù)商家介紹其具有某些特殊功能。ZrO2有3種

5、變體，常溫穩(wěn)定相為單斜晶型，其晶胞參數(shù)為a=5.3129×10-10m，b=5.2123×10-10m，c=5.1471×10-10m，β=1.7317rad(99.218o)(PDF,JCPDS,1974)。各變體間的轉(zhuǎn)變?nèi)缦率剿荆郏担輪涡盳rO2四方ZrO2立方ZrO2。（2–6）圖2–8ZrO2系統(tǒng)相圖的p–T關(guān)系[6]圖2–9ZrO2的熱膨脹曲線[5]，Δl／l為線膨脹率圖2–10ZrO2的差熱曲線[5]ZrO2的晶型轉(zhuǎn)變也可用相圖(圖2–8)來(lái)表示。當(dāng)溫度升高到接近1473K時(shí),單斜晶型會(huì)轉(zhuǎn)變成四方晶型。此轉(zhuǎn)變伴隨有7%～9%的體積收縮和1.8

6、×10４J·mol-1的吸熱效應(yīng)[6,14]（參見(jiàn)圖2–9及圖2–10）。此轉(zhuǎn)變屬于位移式轉(zhuǎn)變中的馬氏體相變[2]，轉(zhuǎn)變速度很快。從熱膨脹曲線及差熱曲線可以發(fā)現(xiàn)，在加熱過(guò)程中由單斜轉(zhuǎn)變成四方ZrO2的溫度(≈1473K)，和冷卻過(guò)程中后者轉(zhuǎn)化為前者的溫度(≈1273K)，并不一致。也就是說(shuō)，出現(xiàn)了多晶轉(zhuǎn)變中常見(jiàn)的熱滯現(xiàn)象。由此可知，熱滯現(xiàn)象不僅能在重構(gòu)式轉(zhuǎn)變中發(fā)生(這點(diǎn)似較易理解，詳見(jiàn)上文§2.2中的機(jī)理三)，也可以在轉(zhuǎn)變速度很快的位移式轉(zhuǎn)變中觀察到。ZrO2在發(fā)生位移式相變時(shí)，有較大的體積效應(yīng)，因此它不能在高溫下直接使用?？蓳饺胍欢康腃aO和MgO等氧

7、化物，固相反應(yīng)和燒結(jié)后，使之固溶于ZrO2中，可使相變得到抑制，以避免體積效應(yīng)的發(fā)生。這是由于添加劑的引入，使ZrO2晶體出現(xiàn)微局部帶電的組成和結(jié)構(gòu)缺陷，并在缺陷的附近，出現(xiàn)了顯著的晶格場(chǎng)畸變內(nèi)應(yīng)力。這種內(nèi)應(yīng)力一般是壓應(yīng)力，會(huì)抑制晶型轉(zhuǎn)變。因此，在降溫過(guò)程中，立方晶型便可能不再轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆交騿涡本?，而成為介穩(wěn)的晶相保留下來(lái)，避免了體積效應(yīng)的產(chǎn)生，生成了所謂立方晶型的穩(wěn)定ZrO2[6]。有人認(rèn)氧化鈦的低溫穩(wěn)定晶型銳鈦礦（anatase）對(duì)光催化和光致超親水性較為有利[17]。Sibu報(bào)道La2O3摻雜可使銳鈦礦和高溫型金紅石（rutile）之間的轉(zhuǎn)變溫度從9

8、23K提高到1123K[17]。余濟(jì)美則報(bào)道F–摻雜可阻止銳鈦礦轉(zhuǎn)