氧化釔穩定劑的含量對氧化鋯製品的影響

隨著氧化釔摩爾分數的增加，氧化鋯製品的抗彎曲強度迅速增大，在氧化釔含量為3%處獲得最大強度值，再增加氧化釔含量，強度值不再增加，轉而逐步減小。由於氧化鋯製品中不加穩定劑，在1120℃左右將發生四方相與單斜相的可逆相變。添加一定數量的氧化釔穩定劑，由於Y3+與Zr4+半徑相近，Y3+在高溫下進入ZrO2晶格取代Zr4+，形成置換式固溶體，這將大大降低氧化鋯中t-m相變的溫度，使四方相在較低的溫度，甚至室溫得以保留，這可以提高氧化鋯製品的韌性及強度。同時氧化鋯在燒結過程中，溫度逐漸升高，致使氧化鋯製品收到外界熱應力，基體產生微裂紋，而在裂紋尖端附近產生張應力，鬆弛了四方相氧化鋯所受的壓應力，微裂紋表面的一層四方相轉變為單斜相，由於相變而產生3%~5%體積膨脹和剪切應變均導致壓應力，這不僅抵消了外力所造成的張應力，而且阻止了進一步相變。這樣只有施加更大的外力才能使相變繼續進行，裂紋繼續延伸，形成新的自由表面，直至斷裂，這也提高了氧化鋯製品的斷裂韌性和強度。

當釔摩爾分數為1%時氧化鋯製品中絕大部分是單斜相，四方相只佔很少的一部分；當釔摩爾分數為3%是氧化鋯製品中已產生較多的四方相；當釔摩爾分數為8%是氧化鋯製品的晶相組成同時包括四方相、單斜相、立方相三種，四方相較多，單斜相較少，立方相有一部分。四方相的存在可在一定程度上提高氧化鋯製品的強度，而單斜相的存在會降低材料的強度。所以，當釔摩爾分數大於3%後，四方相減少，造成強度下降，氧化釔含量影響四方氧化鋯的含量及穩定性，當氧化釔的含量較多是生成一部分立方相氧化鋯，四方相氧化鋯的含量降低，強度也有降低。

隨著摩爾分數的增加，氧化鋯製品的硬度增大，在3%處製品的硬度達到最大值，之後隨著釔含量增加，氧化鋯製品的硬度逐漸降低。釔摩爾分數為3%時，氧化鋯製品中的四方相含量較多，這對提高製品的硬度也有著有益的作用。

釔含量為3%時釔穩定氧化鋯的顆粒尺寸最小，並且氧化鋯具有較高的緻密度，當釔的摩爾分數為3%時，氧化鋯的微觀結構出現了一定量的細長晶體，字細小的氧化鋯顆粒與塊體之間長晶體起凝固、橋連作用，這使得氧化鋯製品結合更為緊密，獲得了較高的結合力。

氧化鋯製品中的四方相存在馬氏體相變，相變增韌提高了氧化鋯的斷裂韌性和抗彎曲強度。但抗彎曲強度更多受相對密度的影響，當釔含量為3%時，氧化鋯製品獲得了最大的相對密度，同時也獲得了最高抗彎曲強度。

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