氧化鋯增韌氧化鋁(ZTA)陶瓷的主要成分及增韌原理

        氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷也叫鋯鋁復合陶瓷或ZTA陶瓷，是在陶瓷配方中引入了氧化鋯等成分，提高陶瓷韌性，讓其在耐磨的同時也具有較強的抗沖擊能力。因為ZTA陶瓷的這種特性，所以ZTA陶瓷襯板(NMC-ZTA)廣泛用于常溫環境下，輸料量大、物料大、沖擊力大的重磨損設備上作防磨內襯。

        ZTA陶瓷的主要成分是Al?O?、ZrO?、Cr?O?、TiO?以及ZnO，這些物質晶格相似，在燒結過程中與Al?O?形成固熔體，起到細化晶粒，促進燒結和提高斷裂韌性的作用，ZTA陶瓷的斷裂韌性KIC≥5.5MPa•m1/2。
 

        1. 應力誘導相變增韌。氧化鋯在特定條件下會發生相變，從單斜晶系轉變為亞穩態的四方晶型。這種相變在受到外應力時發生，導致體積膨脹，從而阻止裂紋擴展。

        2. 微裂紋增韌。在ZTA陶瓷中，氧化鋯的添加會導致基體中形成均勻分布的微裂紋。這些微裂紋增加了材料的斷裂表面能，促使主裂紋分叉，阻礙裂紋的快速擴展，從而提高材料的韌性。

        3. 彌散增韌。通過在氧化鋁基體中添加四方氧化鋯和立方氧化鋯，可以形成曲折的裂紋擴展路徑，增加材料的斷裂韌性。

        4. 壓縮表面韌化。通過研磨處理，可以使表面層的氧化鋯顆粒轉變為單斜相，體積膨脹形成壓縮表面層，從而抵消一部分外加拉應力，強化陶瓷。

        5. 氧化鋯晶粒的存在能固定和強化氧化鋁陶瓷的晶界，減弱裂紋的影響。氧化鋯的彈性模量和熱膨脹系數與氧化鋁不同，當氧化鋯填充在氧化鋁晶界處時，會受到晶界的徑向壓應力，從而提高陶瓷的斷裂韌性。
 

        ZTA陶瓷的主要性能為耐磨損、抗沖擊，具體性能指標如下：

項目	單位	指標
洛氏硬度	HRA	≥90
斷裂韌性	MPa•m1/2	≥5.5
體積密度	g/cm³	≥4.15
抗彎強度	Mpa	300~800
抗壓強度	Mpa	1200~3000
磨損體積	cm³	≤0.01
耐酸堿性能	PH	3~12