RESEARCH
学术论文
（a）多孔ZrO2陶瓷
图8 多孔ZrO2（W）/ZrO2复合材料失效后的断口形貌SEM照片
Fig.8 SEM micrographs of fracture surface of
porous ZrO2（W）/ZrO2 composite
3 结论
采用醇-水溶液加热法并结合冷冻干燥法，以ZrO(NO3)2·2H2O为原料，同时加入四方ZrO2晶须烧结制备了隔热性能显著提高的多孔ZrO2(w)/ZrO2复合材料。研究了添加四方ZrO2晶须对多孔ZrO2陶瓷成分、微结构和性能的影响。
（1）采用本课题中工艺制备的ZrO2和ZrO2(w)/ZrO2粉体前驱体经500℃低温焙烧后全部以四方相存在。
（2）四方ZrO2晶须有效抑制了四方ZrO2向单斜相转变，且提高了材料的气孔率。多孔ZrO2陶瓷表现为多孔径分布，而添加了四方ZrO2晶须的多孔ZrO2(w)/ZrO2复合材料表现为单孔径分布，且气孔率和平均孔径均明显高于多孔ZrO2陶瓷。1 100℃下烧结的多孔ZrO2(w)/ZrO2复合材料的气孔率达到67.5%，全部为四方相，热导率为0.108W/（m·K）。本课题中制备的多孔ZrO2(w)/ZrO2复合材料比多孔ZrO2陶瓷具有更低的热导率。
（3）多孔ZrO2(w)/ZrO2复合材料内部分布的大量晶须显著提高了多孔ZrO2(w)/ZrO2复合材料的抗压强度。当烧结温度为1 100℃时，多孔ZrO2(w)/ZrO2复合材料的气孔率为67.5%，抗压强度为3.3MPa，而多孔ZrO2陶瓷的孔隙率为37.5%，抗压强度仅为1.1MPa。
参 考 文 献
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（b）多孔ZrO2（W）/ZrO2复合材料
图6 1 100℃下烧结的多孔ZrO2陶瓷和
ZrO2（W）/ZrO2复合材料的断口形貌SEM照片
Fig.6 SEM micrographs of fracture surface of porous
ZrO2 ceramic and porous ZrO2(w)/ZrO2 composite sintered at 1 100℃
3.53.0抗压强度/MPa
2.52.01.51.00.50
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
位移/mm
图7 1 100℃下烧结的多孔ZrO2陶瓷和多孔ZrO2（W）/ZrO2复合材料的抗压强度-位移曲线
Fig.7 Compressive strength-displacement curves of porous
ZrO2 ceramic and porous ZrO2（W）/ZrO2
composite sintered at 1 100℃
ZrO2（W）/ZrO2ZrO2
强体的加入可以提高材料的抗压强度。多孔ZrO2(w)/ZrO2复合材料受压失效后的断口形貌SEM照片见图8，可以看出，复合材料失效后断口的ZrO2晶须拔出较为明显。虽然多孔ZrO2(w)/ZrO2复合材料的气孔率和平均孔径均大于多孔ZrO2陶瓷，但是由于其内部的大量ZrO2晶须起到了增强基体的作用，多孔ZrO2(w)/ZrO2复合材料的抗压强度反而明显高于多孔ZrO2陶瓷。
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2010 年第 11 期·航空制造技术
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