氧化钇添加量对氧化锆纤维的影响

　　氧化钇添加量对氧化锆纤维的影响

　　随着氧化钇摩尔分数的增加，氧化锆纤维的抗弯曲强度迅速增大，在氧化钇含量为3%处获得较大强度值，再增加氧化钇含量，强度值不再增加，转而逐步减小。由于氧化锆纤维中不加稳定剂，在1120℃左右将发生四方相与单斜相的可逆相变。添加一定数量的氧化钇稳定剂，由于Y³⁺与Zr⁴⁺半径相近，Y³⁺在高温下进入ZrO₂晶格取代Zr⁴⁺，形成置换式固溶体，这将大大降低氧化锆中t-m相变的温度，使四方相在较低的温度，甚至室温得以保留，这可以提高氧化锆纤维的韧性及强度。同时氧化锆在烧结过程中，温度逐渐升高，致使氧化锆纤维收到外界热应力，基体产生微裂纹，而在裂纹尖端附近产生张应力，松弛了四方相氧化锆所受的压应力，微裂纹表面的一层四方相转变为单斜相，由于相变而产生3%~5%体积膨胀和剪切应变均导致压应力，这不仅抵消了外力所造成的张应力，而且阻止了进一步相变。这样只有施加更大的外力才能使相变继续进行，裂纹继续延伸，形成新的自由表面，直至断裂，这也提高了氧化锆纤维的断裂韧性和强度。

　　当氧化钇摩尔分数为1%时氧化锆纤维中绝大部分是单斜相，四方相只占很少的一部分；当氧化钇摩尔分数为3%时氧化锆纤维中已产生较多的四方相；当氧化钇摩尔分数为8%是氧化锆纤维的晶相组成同时包括四方相、单斜相、立方相三种，四方相较多，单斜相较少，立方相有一部分。四方相的存在可在一定程度上提高氧化锆纤维的强度，而单斜相的存在会降低材料的强度。所以，当钇摩尔分数大于3%后，四方相减少，造成强度下降，氧化钇含量影响四方氧化锆的含量及稳定性，当氧化钇的含量较多时生成一部分立方相氧化锆，四方相氧化锆的含量降低，强度也有降低。

　　随着氧化摩尔分数的增加，氧化锆纤维的硬度增大，在3%处制品的硬度达到优值，之后随着氧化钇含量增加，氧化锆纤维的硬度逐渐降低。氧化钇摩尔分数为3%时，氧化锆纤维中的四方相含量较多，这对提高制品的硬度也有着有益的作用。

　　氧化钇含量为3%时钇稳定氧化锆的颗粒尺寸更小，并且氧化锆具有较高的致密度，当钇的摩尔分数为3%时，氧化锆的微观结构出现了一定量的细长晶体，字细小的氧化锆颗粒与块体之间长晶体起凝固、桥连作用，这使得氧化锆纤维结合更为紧密，获得了较高的结合力。

　　氧化锆纤维中的四方相存在马氏体相变，相变增韧提高了氧化锆的断裂韧性和抗弯曲强度。但抗弯曲强度更多受相对密度的影响，当钇含量为3%时，氧化锆纤维获得了更大的相对密度，同时也获得了更高抗弯曲强度。

火龙氧化锆纤维异型件

　　公司简介

　　济南火龙热陶瓷有限责任公司研制的火龙氧化锆纤维，氧化钇含量可达到10%Wt，有氧化锆纤维棉、氧化锆纤维板、氧化锆纤维异型件3种产品对外销售，氧化锆纤维纸刚研制成功，尚未进入工业生产阶段。