Cases
【用户成果】可视化观测技术助力高透高强陶瓷新突破
2026-04-13
DOI：10.1016/j.jeurceramsoc.2025.117621
上海硅酸盐研究所王士维教授课题组团队在《Journal of the European Ceramic Society》上发表了题为“8 mol% Y2O3-stabilized zirconia (8YSZ) transparent ceramics with high optical and mechanical performance through YF3?sintering additive”的论文。本研究首次系统研究?YF??作为微量烧结助剂对8YSZ透明陶瓷的致密化行为、微观结构、光学和力学性能的影响。
8YSZ（8 mol% Y?O?稳定的ZrO?）是一种具有高折射率（~2.2）和良好力学性能的透明陶瓷材料，适用于高端光学器件。然而，传统烧结方法（如TiO?掺杂）虽能促进致密化，却容易引发异常晶粒生长和双折射，影响光学性能。近年来，氟化物烧结助剂（如LiF、YF?等）因其能形成低熔点液相、促进致密化、降低烧结温度而受到关注。
1）常压预烧结（PS）：1250–1375 °C，6 h，空气。
2）热等静压（HIP）：1450 °C或1550 °C，3 h，Ar气氛，180 MPa。
3）双面抛光至1.5 mm厚。
4）采用可视化高温形变分析仪（TA-Z16AB，中国天津中环电炉股份有限公司），通过恒速升温（CHR）实验研究了致密化行为。在初始烧结过程中，以2℃/min的恒定升温速率，通过光学非接触法原位记录了8YSZ生坯的尺寸变化。
1.?收缩曲线显示：YF??掺杂样品在相同温度下收缩率和瞬时密度均高于未掺杂样品，说明?YF??显著促进致密化。最佳掺杂量为?0.1 wt%，相对密度从?92.6%（未掺杂）提升至?97.8%（1300 °C?烧结）。
2.?光学性能
1)掺杂量为0.1 wt% YF?的样品在600 nm处直线透过率达71.4%?(理论值的~94%)。
2)未掺杂样品为68.6%。
3.?力学性能
1)维氏硬度：最佳样品为?12.4 ± 0.3 GPa（1550 °C HIP）
2)弯曲强度：从?253 MPa（未掺杂）提升至?329 ± 38 MPa（0.1 wt% YF?）
4.?YF?的作用
YF??在高温下分解，F?进入晶格替代O2?，Y3?替代Zr??，产生氧空位和间隙缺陷，增强离子扩散，促进致密化。而过量的YF?在高温下挥发，形成气体，留下孔隙，降低密度和透过率。
YF?是一种有效的8YSZ透明陶瓷烧结助剂，促进致密化但不引起异常晶粒长大。最佳添加量为0.1 wt%。在PS 1300℃ + HIP 1550℃条件下，获得最佳综合性能。性能如下：透过率：71.4%@600 nm，硬度：12.4 GPa，弯曲强度：329 MPa。
可视化高温形变分析仪，光学非接触法测量材料烧结过程膨胀收缩。材料在变温过程中形状、尺寸及物态变化在线实时观测，并通过智能化数据采集与图像处理系统给出直观、准确的数据及图形报告，产品性能与国际同类产品相当，处于国内领先水平?？墒踊呶滦伪浞治鲆怯糜诓牧涎蟹⒂胫圃?，有助于精确制定材料烧结工艺或热处理工艺，提高产品质量，降低生产成本。
主要功能
·◆ 高温测试：最高使用温度 1600℃/2000℃/2400℃
·◆ 实时动态测量烧结过程中收缩形变：非接触测量和记录样品烧结过程中高度、宽度和面积随温度变化曲线
·◆ 判断各特征温度：烧结点、软化点、球化、半球化、熔点
版权声明
本公众号推送内容仅作学习、交流与分享之用，版权归原论文作者及所属单位所有。推文观点仅代表本公众号立场，欢迎各位读者批评指正。若有侵权情况，请及时联系后台处理（删除/修改），感谢您的理解与支持！
投稿须知
热烈欢迎各领域老师向本公众号投稿，分享课题组最新研究成果！有意者可直接通过公众号后台与我们取得联系。
联系方式
地址: 天津北辰科技园区双川道11号
COOKIES
我们的网站使用 cookie 和类似技术来个性化向您展示的广告，并帮助您在我们的网站上获得最佳体验。 欲了解更多信息，请参阅我们的隐私和 Cookie 政策
COOKIES
我们的网站使用 cookie 和类似技术来个性化向您展示的广告，并帮助您在我们的网站上获得最佳体验。 欲了解更多信息，请参阅我们的隐私和 Cookie 政策
这些 cookie 是支付等基本功能所必需的。 标准 cookie 无法关闭，也不会存储您的任何信息。
这些 cookie 收集信息，例如有多少人正在使用我们的网站或哪些页面受欢迎，以帮助我们改善客户体验。 关闭这些 cookie 将意味着我们无法收集信息来改善体验。
这些 cookie 使网站能够提供增强的功能和个性化。 它们可能由我们或我们已将其服务添加到我们页面的第三方提供商设置。 如果您不允许这些 cookie，那么部分或全部这些服务可能无法正常运行。
这些 cookie 帮助我们了解您感兴趣的内容，以便我们可以在其他网站上向您展示相关广告。 关闭这些 cookie 将意味着我们无法向您展示任何个性化广告。
实验炉系列
工业炉系列
中环电炉客服