【用戶成（chéng）果】可（kě）視化實時追蹤：揭示La³⁺在Ca-TZP中抑製致密化的動態過程（chéng）-天津绿巨人网站下载電爐股份有限公司

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【用戶成果】可視化實時追蹤：揭示La³⁺在Ca-TZP中抑製致密化的動態過（guò）程

上海（hǎi）矽酸鹽研究所王（wáng）士維教授課題組團隊在（zài）《Ceramics International》上發表（biǎo）了論文。係統地（dì）研究了鑭離子摻雜對氧化鈣穩定的四方相氧化鋯（gào）陶瓷微觀結（jié）構與力學性能的影響，並對樣品（pǐn）進行實時（shí）觀察與記（jì）錄（lù）。

2026-02-06

DOI：10.1016/j.ceramint.2025.08.095

上海矽酸鹽研究所王士維教授課（kè）題組（zǔ）團隊在《Ceramics International》上（shàng）發表了題為“Microstructure and mechanical properties of Ca-TZP ceramics tailoring by La³⁺ doping”的論文。係統地研究了鑭離子摻雜對氧化鈣穩定的四方相（xiàng）氧化鋯陶瓷微觀結（jié）構與力學性能的影響，並對樣品進行實時觀察與記錄。

Part 01

研究背（bèi）景

TZP被稱為“陶瓷鋼（gāng）”，因（yīn）其高強度和（hé）韌性在機械工（gōng）程、航空航天和生物醫學領（lǐng）域應用廣泛。係統研（yán）究La³⁺對（duì）Ca-TZP陶瓷致密化（huà）行為、微觀結構、相組（zǔ）成和力學（xué）性能的影響，探索通過La³⁺摻雜實現Ca-TZP陶瓷性（xìng）能優化的可能性。

Part 02

研究方法（fǎ）

1)兩步加壓法（fǎ）：粉末50MPa單軸壓製為φ20mm胚體（tǐ），隨後200MPa下進行冷等靜壓。

2)燒結：空（kōng）氣（qì）氣氛下，100℃/h升溫（wēn）至1150℃-1325℃下燒結，並保溫2h。利用高溫變（biàn）形可視分析儀對氧化鋁坯體的熱收縮率（lǜ）進（jìn）行了優化。

Part 03

亮點和關鍵

原位燒結技（jì）術：使用天津绿巨人网站下载電爐的TA-Z16高溫可視化形變測試儀在燒（shāo）結過程中實時拍（pāi）照，精確測（cè）量樣品尺寸的收縮變化。

1、La³⁺摻雜顯著提升致密化能壘：致密化表觀（guān）活化能從未摻雜的246.1 kJ/mol 提高至摻（chān）雜體係的（de）260.8–310.9kJ/mol。

2、 La³⁺摻雜大幅提升Ca-TZP相穩定（dìng）性：未摻雜樣（yàng）品1300℃燒結後單斜相含量高達32.8%，而0.4 mol% La₂O₃摻雜樣品中（zhōng）急劇降至4.7%。

3、力學（xué）性能：彎曲強度與硬度普遍提升，斷裂韌性有（yǒu）所下降

Part 04

研究結論（lùn）

本研究證明，三（sān）價La³⁺摻雜能有效調控Ca-TZP陶瓷的微觀結構和性能。關鍵發現包括：

（1）La³⁺阻礙致密化並顯（xiǎn）著抑製晶粒生長，在1300°C燒結條件下（xià），與未摻雜陶瓷相比（bǐ），0.4 mol% La₂O₃摻雜使晶粒尺寸減小了（le）約15%；

（2）由La³⁺摻雜誘導的晶粒細化與立方相形成的協同效應，顯著增強了相穩定性，將單斜相含量從未（wèi）摻（chān）雜陶瓷的32.8%降低（dī）至1300°C燒結的0.4 mol% La₂O₃摻雜（zá）樣品中的4.7%；

（3）La³⁺摻雜顯著提高了彎曲強度和硬度，但略微降低了斷裂韌性。因此，係統優化（huà）La³⁺濃度和燒結（jié）溫度對於平衡相穩定性（xìng）和相變增韌效應，以獲得最佳力學性能至關（guān）重要。

绿巨人网站下载電爐設備

可視化高溫形變分析（xī）儀，光學非接觸法測量材料（liào）燒結過程膨脹收縮。材料在變（biàn）溫（wēn）過程中形狀、尺寸及物態變（biàn）化在線實時觀測，並通過（guò）智能化數據采集與（yǔ）圖像處理係統給出直觀、準（zhǔn）確的數據及圖形報告，產品性能與國際同類產品相當，處於國內領先水平（píng）。可視化高溫形變分析儀用於材料研發與製造，有助於精確製定材料燒結工藝或熱處理工藝，提（tí）高產品質量，降低生產成本。

主要功能

◆ 高溫測（cè）試：最高使用溫度1600℃/2000℃

◆ 實時動態測量燒結過程中（zhōng）收縮形變：非接觸（chù）測（cè）量和記錄樣品燒結過程中高度、寬度和麵（miàn）積隨溫度變化曲線

◆ 判斷各特征溫度：燒結點、軟（ruǎn）化點、球化、半球（qiú）化、熔（róng）點