氧化锆增韧氧化铝陶瓷研究进展 被引量：2

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作者 丁凯东 李响 +3 位作者 卢响 王琦 匡健磊 曹文斌 《材料工程》 北大核心 2025年第4期75-90,共16页

氧化锆增韧氧化铝(zirconia toughened alumina,ZTA)陶瓷与单相Al_(2)O_(3)和ZrO_(2)陶瓷相比具有优异的力学性能,在电子、生物医疗、半导体等高端工业领域显示出更广阔的应用前景。本文结合ZTA陶瓷的增韧机制,梳理并总结了近期国内外关... 氧化锆增韧氧化铝(zirconia toughened alumina,ZTA)陶瓷与单相Al_(2)O_(3)和ZrO_(2)陶瓷相比具有优异的力学性能,在电子、生物医疗、半导体等高端工业领域显示出更广阔的应用前景。本文结合ZTA陶瓷的增韧机制,梳理并总结了近期国内外关于ZTA陶瓷的粉体制备、烧结方法和第三相引入等三方面的研究进展,重点分析了利用多种烧结技术和制备工艺在ZTA陶瓷中引入第三相的作用,最后指出粉体的纳米化、先进烧结技术的精细控制以及探索第三相对微观组织的调控是未来研究的重点方向。 展开更多

关键词 氧化锆增韧氧化铝 原料粉体 烧结方法 第三相 力学性能

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铁包覆氧化锆增韧氧化铝颗粒增强高铬铸铁复合材料的冲击性能

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作者 柴金荣 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期25-29,共5页

采用铸渗工艺制备了铁包覆和无铁包覆氧化锆增韧氧化铝颗粒(ZTAp)增强高铬铸铁复合材料,对比研究了不同复合材料的微观形貌、微区成分和冲击性能。结果表明:无铁包覆ZTAp增强高铬铸铁复合材料中ZTAp与高铬铸铁间存在界面间隙,在制样中Z... 采用铸渗工艺制备了铁包覆和无铁包覆氧化锆增韧氧化铝颗粒(ZTAp)增强高铬铸铁复合材料,对比研究了不同复合材料的微观形貌、微区成分和冲击性能。结果表明:无铁包覆ZTAp增强高铬铸铁复合材料中ZTAp与高铬铸铁间存在界面间隙,在制样中ZTAp发生脱落;铁包覆ZTAp增强高铬铸铁复合材料中的ZTAp嵌在高铬铸铁中,界面处无空洞、脱黏和分层等明显缺陷,且形成连续的厚度在15~30μm的界面层,可以提升界面结合性能;铁包覆ZTAp增强高铬铸铁复合材料的冲击韧度(2.1 J·cm^(-2))提升至无铁包覆时(0.5 J·cm^(-2))的4.2倍,失效方式由拔出失效转变为颗粒断裂失效,基体区断裂机制为准解理性断裂,界面层局部存在韧窝、撕裂棱等断裂特征。 展开更多

关键词 氧化锆增韧氧化铝颗粒 高铬铸铁 界面活性剂 冲击韧性 金属基复合材料

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纳米氧化锆的含量对纳米氧化锆增韧氧化铝陶瓷力学性能和显微结构的影响 被引量：6

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作者 王广奎 康宏 +2 位作者 包广洁 吕晋军 高飞 《华西口腔医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2006年第5期404-406,共3页

目的探讨纳米氧化锆的含量对纳米氧化锆增韧氧化铝陶瓷力学性能和显微结构的影响。方法将纳米氧化锆、氧化铝、复合添加剂等粉料与一定比例的醇—水混合后,球磨制备浆液,采用离心渗透注浆法成坯,在1450℃下烧结8h。烧结体打磨抛光后,测... 目的探讨纳米氧化锆的含量对纳米氧化锆增韧氧化铝陶瓷力学性能和显微结构的影响。方法将纳米氧化锆、氧化铝、复合添加剂等粉料与一定比例的醇—水混合后,球磨制备浆液,采用离心渗透注浆法成坯,在1450℃下烧结8h。烧结体打磨抛光后,测试其物理性能和力学性能。通过扫描电镜观察烧结体表面和断面的微观结构。结果不同实验组的三点抗弯曲强度、维氏硬度的差异均有统计学意义(P<0.01);20%氧化锆组的断裂韧性与另外两组差异有统计学意义(P<0.05),10%氧化锆组和30%氧化锆组间的断裂韧性差异没有统计学意义(P<0.05)。当纳米氧化锆含量为20%时,其力学性能显著高于10%及30%组,三点抗弯曲强度为(433±19)MPa,断裂韧性达(7.50±0.56)MPa·m1/2。显微结构观察到内晶—晶界复合型结构、晶间及穿晶断裂。结论内晶—晶界复合型结构具有强烈的增韧效果,可提高陶瓷的强度和韧性。纳米氧化锆含量为20%时,具有较好的增韧效果,适合口腔修复材料。 展开更多

关键词 纳米氧化锆增韧氧化铝陶瓷 离心渗透注浆法 力学性能

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MgO和TiO_2烧结助剂对凝胶注模成型氧化锆增韧氧化铝陶瓷性能的影响 被引量：4

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作者 王思钱 王薇 +3 位作者 杜若茜 张大风 刘传通 麻健丰 《华西口腔医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期335-339,343,共6页

目的探讨加入氧化锆增韧氧化铝(ZTA)基体粉体质量分数5%的烧结助剂对凝胶注模成型工艺制备牙科ZTA纳米复合陶瓷烧结性能和力学性能的影响。方法将微米氧化铝和纳米氧化锆按质量比4∶1配置体积分数为55%的浆料,同时加入基体粉体质量分数5... 目的探讨加入氧化锆增韧氧化铝(ZTA)基体粉体质量分数5%的烧结助剂对凝胶注模成型工艺制备牙科ZTA纳米复合陶瓷烧结性能和力学性能的影响。方法将微米氧化铝和纳米氧化锆按质量比4∶1配置体积分数为55%的浆料,同时加入基体粉体质量分数5%的烧结助剂MgO、TiO2,按二者比例的不同分0、1、2、3、4号组。各组凝胶注模成型后,分别在1150、1200、1300、1400、1450、1500、1600℃下保温2h,冷却后取出抛光,测其三点抗弯强度、线收缩率、相对密度,扫描电镜观察其断面形态。结果添加1%MgO和4%TiO2烧结助剂组(1号组)具有最高的抗弯强度,1600℃保温2h后达(401.78±19.50)MPa,高于0号组(380.64±44.50)MPa。MgO含量为基体粉体质量分数2%及以上时,对烧结致密后陶瓷的抗弯强度起降低作用,均比0号组低。MgO含量高于2%及以上,含烧结助剂各组相对密度升高的速率没有明显的区别。烧结温度高于1200℃后各组均出现明显的收缩,且含烧结助剂组均高于0号组。结论含1%MgO和4%TiO2烧结助剂的ZTA纳米复合陶瓷具有最佳的力学性能。MgO含量为基体粉体质量分数2%及以上时,对ZTA纳米复合陶瓷相对密度速率的提高没有明显的作用,且对ZTA纳米复合陶瓷的力学性能起降低作用。 展开更多

关键词 氧化锆增韧氧化铝陶瓷 凝胶注模成型 纳米复合陶瓷

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添加氧化镁协同氧化锆增韧氧化铝的新方法

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《无机盐工业》 CAS 北大核心 2014年第5期54-54,共1页

本发明公布了一种氧化锆增韧氧化铝的新方法。具体步骤：1）将具有稳定的四方晶型氧化锆纳米粒子、氢氧化镁粒子和氧化铝颗粒混合；2）将混合物研磨，制成生坯后煅烧。所得产物中含有通过氧化锆和氧化镁增韧的α—Al2O3.

关键词 氧化锆增韧氧化铝 氢氧化镁 协同 纳米粒子 颗粒混合 混合物 晶型 煅烧

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氧化铝粒径和氧化锆粉外加量对氧化铝造粒粉性能的影响 被引量：2

6

作者 邓江 刘学新 +2 位作者 李文 张子翼 员文杰 《耐火材料》 CAS 北大核心 2024年第4期307-313,共7页

为了提高氧化锆增韧氧化铝(ZTA)造粒粉的烧结性能,以不同粒径(d_(50)=1.72μm,d_(50)=3.48μm,d_(50)=13 nm)的Al_(2)O_(3)粉和氧化钇稳定氧化锆粉(YSZ)为主要原料,并加入黏结剂和分散剂,混合球磨得到ZTA浆料。研究了不同YSZ外加量(外... 为了提高氧化锆增韧氧化铝(ZTA)造粒粉的烧结性能,以不同粒径(d_(50)=1.72μm,d_(50)=3.48μm,d_(50)=13 nm)的Al_(2)O_(3)粉和氧化钇稳定氧化锆粉(YSZ)为主要原料,并加入黏结剂和分散剂,混合球磨得到ZTA浆料。研究了不同YSZ外加量(外加质量分数分别为0、5%、10%、15%和20%)对浆料流变性能的影响。并采用喷雾干燥法制备了ZTA造粒粉。造粒粉经压样成型后分别在1520、1600和1680℃保温2 h烧成,并测试其线收缩率和致密度。结果表明:1)ZTA浆料呈现剪切变稀的特性,并且具有一定的屈服应力,浆料的流变性能符合Herschel-Bulkley模型,拟合的相关系数较高,>0.98;2)所制备的ZTA造粒粉的粒度分布范围主要在125~45μm,粒度分布较广;3)以99%(w)活性Al_(2)O_(3)粉(d_(50)=1.72μm)为主要原料,加入1%(w)纳米Al_(2)O_(3)(d_(50)=13 nm)、外加15%(w)YSZ时,所制备造粒粉性能较好,其对应的卡尔系数为8.62%,含水率为0.22%,休止角为25.2°,经1600℃保温2 h烧后,其致密度为94.8%,线收缩率为18.2%。 展开更多

关键词 喷雾干燥法 氧化锆增韧氧化铝(ZTA) 流变性能 致密度 线收缩率

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应用于关节置换术的高性能氧化铝基复合陶瓷的材料特性和使用寿命(英文)

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作者 Meinhard Kuntz Thomas Pandorf Wen Chen 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 2009年第5期363-368,共6页

目的研究用于外科手术的一种新型陶瓷复合材料的增加机理,材料特性和使用寿命。方法分析材料的微显微结构和增加机理的模型。测量和讨论有关标准试样和人工关节组件的力学试验。分析在模拟热环境老化和循环疲劳试验条件下的使用寿命试... 目的研究用于外科手术的一种新型陶瓷复合材料的增加机理,材料特性和使用寿命。方法分析材料的微显微结构和增加机理的模型。测量和讨论有关标准试样和人工关节组件的力学试验。分析在模拟热环境老化和循环疲劳试验条件下的使用寿命试验。结果由于对这种新型陶瓷复合材料相变增韧作用,所以它的强度和韧性都高于标准的氧化铝材料。这种新型材料的高强度特性提高了人工关节组件的可靠性。结论与单纯的氧化锆材料相比,这种陶瓷复合材料进一步解决在热环境下老化的问题。即使在温度高达134°C的水蒸气和循环加载的极端复合条件下,它也没有降低材料的性能。 展开更多

关键词 氧化锆增韧氧化铝 材料特性 寿命 热老化 循环疲劳载荷

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稀土氧化物La_2O_3/Y_2O_3增韧补强ZTA陶瓷材料及其耐磨性能研究 被引量：10

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作者 周后明 曾国章 +2 位作者 刘景文 张高峰 周友行 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期14-17,共4页

针对单一相ZrO_2增韧Al_2O_3(ZTA)陶瓷在提高韧性的同时不能合理兼顾其耐磨性能,利用稀土氧化物能促进复合陶瓷材料热压烧结的工艺特点,将La_2O_3/Y_2O_3添加到ZTA陶瓷材料中,XRD衍射图谱表明:La_2O_3/Y_2O_3的添加可以有效阻碍ZrO_2不... 针对单一相ZrO_2增韧Al_2O_3(ZTA)陶瓷在提高韧性的同时不能合理兼顾其耐磨性能,利用稀土氧化物能促进复合陶瓷材料热压烧结的工艺特点,将La_2O_3/Y_2O_3添加到ZTA陶瓷材料中,XRD衍射图谱表明:La_2O_3/Y_2O_3的添加可以有效阻碍ZrO_2不稳态晶型相变,促进介稳态t-ZrO_2的形成。当添加量为4%(质量分数)时,烧结后晶粒分布最为均匀,致密程度高,其维氏硬度、抗弯强度、断裂韧性分别比相应未添加稀土氧化物的ZTA材料提高了8%、21%、33%,且La_2O_3与Al_2O_3会发生原位反应生成片状LaAl_(11)O_(18),这种片晶不仅可以阻碍Al_2O_3、ZrO_2颗粒长大,还可通过晶粒拔出等增韧机制提高材料韧性。摩擦磨损试验结果表明:稀土氧化物的添加能提高ZTA陶瓷材料的耐磨性能,添加量为4%时其磨损率最低。 展开更多

关键词 稀土氧化物 氧化镧 氧化钇 氧化锆增韧氧化铝(ZTA)陶瓷 增韧补强 摩擦磨损

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利用t-ZrO_(2)分散特性的优化制备高强韧高导热ZTA陶瓷

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作者 聂光临 刘磊仁 +5 位作者 刘一军 左飞 汪庆刚 吴洋 黄玲艳 包亦望 《材料导报》 北大核心 2025年第11期75-83,共9页

力学与热学性能的同步提升有利于增强氧化锆增韧氧化铝(ZTA)陶瓷基板的服役安全性与可靠性。本工作利用非水基沉淀包覆工艺(CP)提升t-ZrO_(2)在ZTA陶瓷中的分散均匀性,探究了t-ZrO_(2)分散特性对ZTA陶瓷微观结构、物相组成、残余应力分... 力学与热学性能的同步提升有利于增强氧化锆增韧氧化铝(ZTA)陶瓷基板的服役安全性与可靠性。本工作利用非水基沉淀包覆工艺(CP)提升t-ZrO_(2)在ZTA陶瓷中的分散均匀性,探究了t-ZrO_(2)分散特性对ZTA陶瓷微观结构、物相组成、残余应力分布、断面三维形貌、力学与热学性能的影响规律。结果表明:t-ZrO_(2)分散特性的优化有利于细化和均匀化ZTA陶瓷的微观结构、增大Al_(2)O_(3)晶界的残余压应力、增强t-ZrO_(2)颗粒的相变活性、延长裂纹扩展路径。基于此,可实现细晶强化、相变强化、残余应力强化以及裂纹偏转增韧的协同作用,继而可大幅度提升ZTA陶瓷的强韧性与可靠性。而且,t-ZrO_(2)分散特性的优化可促进孤立t-ZrO_(2)相的形成,有利于弱化细晶及低导热第二相对ZTA陶瓷热导率的劣化作用,继而提升了ZTA陶瓷的热导率。同时,利用CP工艺成功制得力学-热学综合性能优异的ZTA陶瓷,其弯曲强度、断裂韧性、热导率、Weibull模量分别可达(669.11±42.35)MPa、(7.02±0.38)MPa·m^(1/2)、(29.81±0.28)W·m^(-1)·K^(-1)、18.62,表明t-ZrO_(2)分散特性的优化对制备高强韧高可靠性高导热ZTA陶瓷至关重要。 展开更多

关键词 氧化锆增韧氧化铝陶瓷 分散均匀性 微观结构 强韧化 弯曲强度 断裂韧性 热导率

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ZrO_(2)增韧Al_(2)O_(3)陶瓷颗粒对增强高铬铸铁基复合材料冲击磨料性能影响 被引量：3

10

作者 张路江 董闯闯 +2 位作者 崔洪亮 周谟金 王志杰 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期146-154,共9页

传统的耐磨钢铁材料难以满足现代矿山装备对关键耐磨部件的需求,陶瓷颗粒增强钢铁基耐磨复合材料成为最具良好应用前景的耐磨材料之一。通过预烧结获得不同体积分数及不同颗粒大小的陶瓷预制体,结合铸渗法制备出氧化锆(ZrO_(2))增韧氧化... 传统的耐磨钢铁材料难以满足现代矿山装备对关键耐磨部件的需求,陶瓷颗粒增强钢铁基耐磨复合材料成为最具良好应用前景的耐磨材料之一。通过预烧结获得不同体积分数及不同颗粒大小的陶瓷预制体,结合铸渗法制备出氧化锆(ZrO_(2))增韧氧化铝(Al_(2)O_(3))陶瓷颗粒增强高铬铸铁(HCCI)基复合材料。结果表明:随着ZTA(ZrO_(2)增韧Al_(2)O_(3))颗粒体积分数(25%~45%)的增加,ZTA颗粒等效直径(1.7,1.2,0.4 mm)减小,复合材料抗冲击磨损性能随之提高,以颗粒体积分数为45%、等效粒径为0.4 mm时最佳。ZTA p/HCCI复合材料的主要磨损特征是磨损面发生微切削,其主要磨损机制是磨料磨损。 展开更多

关键词 氧化锆增韧氧化铝 高铬铸铁 复合材料 冲击磨料磨损 耐磨性

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利用等静压技术制备牙科Al_2O_3/ZrO_2陶瓷材料 被引量：5

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作者 梁晓峰 尹光福 +1 位作者 杨世源 王军霞 《华西口腔医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期303-305,共3页

目的利用等静压技术制备高密度坯体,减少牙科陶瓷烧结时的尺寸收缩。方法制备Al2O3/ZrO2复合粉体,采用先干压预成型,再等静压压实的两步成型法压制素坯,在1400℃下烧结,保温不同时间(2h、3h、4h),测量材料的密度、强度和微观结构,观察... 目的利用等静压技术制备高密度坯体,减少牙科陶瓷烧结时的尺寸收缩。方法制备Al2O3/ZrO2复合粉体,采用先干压预成型,再等静压压实的两步成型法压制素坯,在1400℃下烧结,保温不同时间(2h、3h、4h),测量材料的密度、强度和微观结构,观察材料的烧结性能。结果随着保温时间的延长,试样的线收缩率和断裂强度呈上升趋势。保温4h,断裂强度达到(497.27±78.45)MPa。观察微观结构可见玻璃相物质均匀分布在陶瓷基体中,晶粒借助于玻璃相物质紧密结合;随着保温时间的延长,材料的微观结构更加均匀。结论采用等静压技术能够提高成型效率,改善陶瓷的烧结性能。 展开更多

关键词 牙科材料 氧化锆增韧氧化铝陶瓷 等静压技术

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光固化成型ZTA全瓷冠的机械性能及精度研究 被引量：7

12

作者 陈欢欢 朱莉 +4 位作者 宋逸婷 蔡孟哲 徐一迪 黄盛斌 麻健丰 《口腔医学研究》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期554-558,共5页

目的:研究利用立体光固化成型(stereolithography,SLA)技术制作氧化锆增韧氧化铝(zirconia toughened alumina,ZTA)试件的机械性能及其全瓷冠的精度研究,为其临床应用提供实验依据。方法:将SLA技术制作的ZTA试件(SL组,stereolithography... 目的:研究利用立体光固化成型(stereolithography,SLA)技术制作氧化锆增韧氧化铝(zirconia toughened alumina,ZTA)试件的机械性能及其全瓷冠的精度研究,为其临床应用提供实验依据。方法:将SLA技术制作的ZTA试件(SL组,stereolithography)与数控切削的氧化锆试件(CM组,CAD/CAM milling)进行抗弯强度(ISO 6872)、硬度、断裂韧性、脆性指数比较,并制作相应全瓷冠进行精度比较。结果:虽然SL组抗弯强度小于CM组(P>0.05),但已达(579.01±43.24)MPa,符合包含磨牙的三单位修复体基底陶瓷的最小挠曲强度临床标准;硬度及脆性指数大于CM组,断裂韧性小于CM组,差异均有统计学意义(P<0.05)。SL组全瓷冠的精度在外表面与CM组无明显差异(P>0.05),在内表面比CM组较差(P<0.05)。结论:利用SLA技术制作ZTA全瓷冠的机械性能及精度能初步满足临床要求,但与数控切削技术仍有一定差距,在后期临床应用推广前尚需优化。 展开更多

关键词 氧化锆增韧氧化铝 立体光固化成型技术 计算机辅助设计/计算机辅助制造 全瓷冠 精度

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陶瓷材料在人工关节中的应用与发展趋势 被引量：1

13

作者 王坤 张垠 +2 位作者 艾佳楠 洪重荣 王定改 《中国陶瓷》 CAS CSCD 北大核心 2012年第12期6-9,共4页

陶瓷材料具有强度高,耐磨性好,化学稳定性、耐蚀性强和良好的生物相容性,这使得陶瓷材料在人工关节应用上具有很大的优势。这里就用于人工关节的各种陶瓷材料的性质、优点、不足,以及未来陶瓷人工关节材料的发展趋势进行了综合性概述。

关键词 人工关节 氧化铝 四方晶相氧化锆 氧化锆增韧氧化铝 复合材料

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颗粒增强金属基复合材料参数化建模研究 被引量：8

14

作者 信振洋 王悦 +1 位作者 苗文成 陈华辉 《矿业科学学报》 2020年第1期86-95,共10页

颗粒增强金属基复合材料具有复杂的细观结构,几何模型的构建一直是研究其力学性能的一个难点。通过ABAQUS软件的Python语言接口,完成颗粒增强金属基复合材料复杂细观模型的参数化建模,并封装为插件,可实现轴对称单胞、三维周期性单胞和... 颗粒增强金属基复合材料具有复杂的细观结构,几何模型的构建一直是研究其力学性能的一个难点。通过ABAQUS软件的Python语言接口,完成颗粒增强金属基复合材料复杂细观模型的参数化建模,并封装为插件,可实现轴对称单胞、三维周期性单胞和颗粒随机分布代表性体积单元模型的参数化建模。分析了氧化锆增韧氧化铝颗粒(ZTA)的形貌、体积分数、界面结合性能等因素对氧化锆增韧氧化铝颗粒增强铁基复合材料(ZTA p/Fe45)力学性能的影响。结果表明,不规则多面体颗粒对复合材料弹性模量的增强作用大于球状颗粒,其不规则的形貌特点造成了复合材料内部更易出现应力集中现象。ZTA颗粒体积分数的增加,使得ZTA p/Fe45复合材料弹性模量呈现上升的趋势,说明增强颗粒的加入可有效地提升复合材料的弹性模量。在低界面模量的情况下,界面结合性能的改善可显著地提升复合材料的弹性模量,当界面模量达到基体模量后,继续提高界面弹性模量对复合材料弹性模量的提升作用逐渐趋缓。 展开更多

关键词 颗粒增强复合材料 代表性体积单元 有限元方法 氧化锆增韧氧化铝 参数化建模

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拟薄水铝石凝胶制备牙科托槽用ZTA陶瓷的研究 被引量：3

15

作者 王丽梅 陈旸 +1 位作者 孟菲 李金源 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期85-89,共5页

利用拟薄水铝石的凝胶作用,以浓HNO_3为引发剂,将Al_2O_3(1μm)粉末和含3%Y_2O_3的ZrO_2(200nm)粉末均匀填充在拟薄水铝石的溶胶双电层内,在一定温度和时间下胶凝固化并干燥成坯。将生坯通过不同的温度烧结后,制备出ZTA陶瓷正畸托槽材... 利用拟薄水铝石的凝胶作用,以浓HNO_3为引发剂,将Al_2O_3(1μm)粉末和含3%Y_2O_3的ZrO_2(200nm)粉末均匀填充在拟薄水铝石的溶胶双电层内,在一定温度和时间下胶凝固化并干燥成坯。将生坯通过不同的温度烧结后,制备出ZTA陶瓷正畸托槽材料。主要研究拟薄水铝石的胶体行为、不同固含量下生坯的性能以及ZrO_2对陶瓷晶粒结构和力学性能的影响。结果表明,经拟薄水铝石凝胶制备的陶瓷生坯具有一定抗弯强度(达4 MPa),可用于力学加工。在该制备方法中,ZrO_2可更好地发挥增韧作用,增加陶瓷烧结后致密度,提高陶瓷托槽材料的抗弯强度。 展开更多

关键词 拟薄水铝石 氧化锆增韧氧化铝陶瓷 抗弯强度 陶瓷托槽

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