氧化鋯陶瓷具有高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性、良好的耐高溫性和化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn),但在工作時(shí)也可能會出現(xiàn)以下一些問題:
脆性大易破裂
問題表現(xiàn):氧化鋯陶瓷雖然強(qiáng)度較高,但本質(zhì)上仍屬于脆性材料,其韌性相對較低。在受到?jīng)_擊、振動(dòng)或局部應(yīng)力集中時(shí),容易出現(xiàn)裂紋甚至破裂。例如,在一些高速切削或研磨加工過程中,工具受到的沖擊力較大,氧化鋯陶瓷刀具可能會發(fā)生崩刃或斷裂。
解決措施:可以通過優(yōu)化材料的制備工藝,如添加適量的增韌劑(如氧化釔等)、控制燒結(jié)溫度和時(shí)間等,來提高氧化鋯陶瓷的韌性。同時(shí),在設(shè)計(jì)和使用過程中,要盡量避免使陶瓷部件承受過大的沖擊和應(yīng)力集中,合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),采用緩沖裝置或保護(hù)措施。
熱導(dǎo)率低易熱積聚
問題表現(xiàn):氧化鋯陶瓷的熱導(dǎo)率較低,在一些高溫工作環(huán)境或高能量輸入的過程中,熱量不易散失,容易導(dǎo)致局部溫度過高,產(chǎn)生熱積聚現(xiàn)象。例如,在用于高溫爐窯的內(nèi)襯材料時(shí),如果散熱不暢,可能會使內(nèi)襯表面溫度過高,影響其使用壽命,甚至可能導(dǎo)致陶瓷材料的性能下降或損壞。
解決措施:可以在陶瓷部件的設(shè)計(jì)上考慮增加散熱結(jié)構(gòu),如開設(shè)散熱通道或采用散熱鰭片等。同時(shí),選擇合適的冷卻方式,如空氣冷卻、水冷等,來及時(shí)帶走熱量。此外,在材料配方上進(jìn)行優(yōu)化,嘗試添加一些高導(dǎo)熱性的添加劑,以提高其熱導(dǎo)率。
化學(xué)穩(wěn)定性有限
問題表現(xiàn):雖然氧化鋯陶瓷具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性,但在某些特定的化學(xué)環(huán)境中,仍可能會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或被腐蝕。例如,在強(qiáng)堿性或強(qiáng)酸性介質(zhì)中,長時(shí)間浸泡可能會導(dǎo)致陶瓷表面的鋯離子溶出,使陶瓷的結(jié)構(gòu)和性能受到破壞。
解決措施:根據(jù)具體的工作環(huán)境,選擇合適的表面處理方法或涂層技術(shù),如化學(xué)鍍、物理氣相沉積等,在陶瓷表面形成一層保護(hù)膜,提高其抗腐蝕能力。同時(shí),盡量避免氧化鋯陶瓷與具有腐蝕性的化學(xué)物質(zhì)直接接觸,或者在接觸后及時(shí)進(jìn)行清洗和防護(hù)處理。
尺寸精度控制難
問題表現(xiàn):氧化鋯陶瓷在制備過程中,由于燒結(jié)收縮等因素的影響,很難精確控制其尺寸精度。特別是對于一些形狀復(fù)雜、尺寸要求嚴(yán)格的部件,如精密陶瓷軸承、陶瓷模具等,要達(dá)到較高的尺寸精度和表面質(zhì)量具有一定的難度。
解決措施:采用先進(jìn)的成型工藝,如注射成型、等靜壓成型等,可以提高坯體的尺寸精度和均勻性。同時(shí),精確控制燒結(jié)工藝參數(shù),通過實(shí)驗(yàn)和模擬來優(yōu)化燒結(jié)曲線,減少燒結(jié)過程中的收縮和變形。此外,對于一些對尺寸精度要求極高的部件,可以在燒結(jié)后進(jìn)行精密加工,如研磨、拋光等,以達(dá)到所需的尺寸精度和表面質(zhì)量。