晶界偏析GeO2和TiO2共掺杂对3%氧化钇稳定氧化锆陶瓷低温老化的影响

作者：周志伟; 牛婉琼; 任丽娟; 汪振华^*

来源：中国组织工程研究, 2022, 26(27): 4320-4324.

• 机械球磨法
• 晶界偏析
• 抗低温老化性能
• 二氧化锗
• 二氧化钛
• 氧化锆
• X射线衍射

背景:近年来的研究发现,Ti O2和GeO2共掺杂可提高氧化锆的超塑性。目的:探讨TiO2和GeO2共掺杂对3%氧化钇稳定氧化锆材料抗低温老化性能的影响。方法:使用机械球磨法、烘干、无压烧结制备共掺杂GeO2和TiO2的3%氧化钇稳定氧化锆材料,其中3%氧化钇稳定氧化锆的摩尔百分比均为98%,TiO2粉末(纯度99.8%)与GeO2粉末的摩尔百分比分别为1.5%,0.5%,记为1.5Ti-0.5Ge组;TiO2粉末(纯度99.99%)与GeO2粉末的摩尔百分比分别为1%,1%,记为1Ti-1Ge组;TiO2粉末(纯度99.8%)与GeO2的粉末摩尔百分比分别为0.5%,1.5%,记为0.5Ti-1.5Ge组。采用扫描透射电子显微镜、能谱仪等研究材料的微观结构;在高压釜中处理后,采用X射线衍射仪测量所有样品的转化量。结果与结论:(1)扫描透射电子显微镜下可见,GeO2和TiO2共掺3%氧化钇稳定氧化锆材料的复合粉体粒径均匀,分布在50 nm左右,颗粒形状基本呈球形,分散性好,但有少量团聚;X射线能谱仪检测显示,四价稳定剂(Ge4+,Ti4+)可以抑制氧化锆材料的低温老化效应,随着GeO2掺杂量的增加,氧化锆的抗水热老化性能提高;能谱仪检测显示,随着掺杂剂含量的增加,晶界偏析程度增强,但即使Ge(4+)的掺杂量较小,晶界偏析程度也可与掺杂量大的Ti4+相媲美;(2)结果表明,添加GeO2和TiO2可提高3%氧化钇稳定氧化锆陶瓷的抗低温老化性能,其中GeO2在抗低温老化方面优于Ti O2,可作为首选。

• 单位
  石河子大学; 乌鲁木齐市口腔医院