纳米MgO添加量对Al₂O₃-ZrO₂材料烧结性能的影响

郭会师¹，黄宇翔²，李文凤²，桂阳海¹，孙雨安¹

1. 郑州轻工业学院材料与化学工程学院2. 河南工业大学材料科学与工程学院

摘 要：为了改善Al₂O₃-ZrO₂材料的烧结性能和力学性能,在Al₂O₃-ZrO₂材料配料中添加不同量（质量分数分别为0、0. 25%、0. 5%、0. 75%、1%和1. 25%）的纳米MgO,经成型、干燥、1 550℃保温3 h烧后,检测试样的烧后线变化率以及烧后试样的体积密度、显气孔率、吸水率、常温耐压强度、常温抗折强度和高温抗折强度,并进行XRD和SEM分析。结果表明:1)添加纳米MgO可促进Al₂O₃-ZrO₂材料的烧结致密化,并改善其力学性能。当纳米MgO添加量为1%（w）时,Al₂O₃-ZrO₂材料的综合性能较佳,试样的体积密度、显气孔率、吸水率和线收缩率分别为3. 34 g·cm-3、18. 7%、5. 9%和7. 6%,常温耐压强度、常温抗折强度和高温抗折强度分别为251、81. 0和24. 0 MPa。2)纳米MgO对Al₂O₃-ZrO₂材料烧结致密化和力学性能的提高归因于MgO和ZrO₂形成有限固溶体时于ZrO₂晶体中引入的缺陷促进了Zr⁴⁺的扩散速率,以及亚稳态t-ZrO2发生应力诱导相变时对基体材料产生的强化作用。

关键词：纳米MgO;Al2O3-ZrO2材料;固溶体;烧结;力学性能;