3Y-ZrO2添加量对Al2O3陶瓷微观结构、力学和防弹性能的影响

本文探讨了3Y-ZrO2添加量及烧结温度对Al2O3陶瓷组成、微观结构、力学和防弹性能的影响.结果 表明,随烧结温度的升高,添加3Y-ZrO2的Al2O3陶瓷的体积密度先增加后降低,表观气孔率的变化趋势相反,1550℃时,试样具有最高的体积密度和最低的气孔率,添加相通过钉扎作用促进Al2O3晶粒的细化,提高基体的烧结活性;添加后Al2O3陶瓷中主要包含α-Al2O3及少量的Tetragonal和Monoclinic ZrO2,随3Y-ZrO2添加量增加,其在Al2O3中的分散均匀性先增加,后降低,当添加量为1.5％时,分散性最佳;当烧结温度从1450 ℃增加到1650 ℃时,试样的弯曲强度、维氏硬度和断裂韧性均先升高后降低,4#试样在1550℃具有最佳的力学性能,其弯曲强度为345.03MPa、断裂韧性3.87 MPa·m1/2,维氏硬度为1572.8 MPa,优异的性能得益于3Y-ZrO2在Al2O3陶瓷中的均匀分布以及裂纹扩展时发生的T-M相变增韧.当Al2O3陶瓷的主要参数(包括:密度、弯曲强度、硬度和断裂韧性和厚度)的数值乘积大于4.49×107时,陶瓷片的防弹性能满足五级防护要求.