经过上文的介绍，氧化锆陶瓷低(di)温老(lao)化(hua)的原因想(xiang)必大家已经了解了一些，那么有(you)没(mei)有(you)一些方法可以防(fang)止它老(lao)化(hua)呢(ni)？下面科众陶瓷厂将告诉大家几种方法。

氧化锆陶瓷的LTD 与t→m转变势垒(ΔGt-m)、氧空位浓度和残余应力大小有关，因此要想抑制LTD可以从控制这3方面入手。而影响这3方面的因素主要包括有:晶粒尺寸、添加剂的含量、烧结温度、保温时间和表面处理方式等。
 

1、提高转变势垒

t→m转变过程中自(zi)由(you)能的变化(hua)如(ru)下所(suo)示：

其中：Gc为(wei)化(hua)学自由能(neng)的(de)变(bian)(bian)化(hua)；Gse为(wei)应(ying)变(bian)(bian)自由能(neng)的(de)变(bian)(bian)化(hua)；Gs为(wei)表面自由能(neng)的(de)变(bian)(bian)化(hua)。要抑制t–m转变(bian)(bian)，就得提(ti)高(gao)转变(bian)(bian)势垒Gt-m。通过加入(ru)氧(yang)化(hua)钇、氧(yang)化(hua)铈等(deng)可以提(ti)高(gao)Gc，增加基体(ti)的(de)弹性模量可以提(ti)高(gao)Gse，降低晶粒大小可以提(ti)高(gao)Gs。

氧化(hua)锆(gao)陶瓷隔板

Hallmann等发现：为使Y-TZP具有最大的抗低温劣化能力，氧化锆的最大晶粒尺寸应控制在0.3~0.4μm。Xiong等制备出平均晶粒尺寸约为50nm的3Y-TZP，时效处理之后，发现不存在明显的低温劣化。Fabbri等发现氧化锆增强氧化铝复合物中氧化铝的存在提高了t→m转变的阈值，使材料具有杰出的抗老化能力。
 

2、氧空位

为抑制LTD的发生，可以降低晶粒大小或增加氧化钇的含量，但这2种方法都会降低氧化锆的断裂韧性。因此，研究人员开始采用掺杂的方法来抑制LTD的发生。当掺杂三价氧化物的阳离子半径(Men+)大于或小于锆离子时，在偏析驱动力作用下掺杂阳离子会在晶界处偏析。掺杂后为保持电荷平衡会在晶界处产生氧空位，偏析的阳离子(Me’Zr)与氧空位(Vö)相结合，从而打断了由于OH–扩散造成的氧空位的耗散，抑制LTD。
 

Zhang等也通过掺杂阳离(li)子半径不同于锆离(li)子的(de)氧(yang)化物来提高(gao)材(cai)料的(de)抗LTD能(neng)力。结果表明：0.2%（质(zhi)量分数）La2O3和0.10%~0.25%Al2O3共掺杂到(dao)3Y-TZP中材(cai)料具(ju)有优异的(de)长期稳定性(xing)。但氧(yang)化铝的(de)加入会影响3Y-TZP的(de)透明度(du)，故需要控制(zhi)其加入量，Zhang发现Al2O3的(de)添(tian)加量为(wei)0.25wt%时(shi)，抑制(zhi)LTD效果最佳。

Al3+在晶(jing)界处均匀分布（左：3Y-0.25Al的(de)晶(jing)界图 右：Al3+的(de)分布）

此外，通过(guo)加入少量的氧(yang)化硅也可以抑(yi)制LTD。因为氧(yang)化硅分布(bu)在多个氧(yang)化锆晶粒结合(he)处，能够降低(di)三晶交汇点处的残余应力，减少应力集中，提高材料的抗老(lao)化能力。Samodurova等将氧(yang)化铝和氧(yang)化硅共(gong)掺杂(za)到(dao)3Y-TZP中，起到(dao)了很(hen)好(hao)的抗老(lao)化效果(guo)，且未对材料断裂韧性(xing)造(zao)成影(ying)响。