研究目的
采用脉冲电流活化烧结（PCAS）技术制备纳米粉末及致密的纳米结构ZrO2和3YSZ材料，并比较它们的微观结构和力学性能。
研究成果
采用PCAS法成功制备并烧结了ZrO2和3YSZ纳米粉末，获得了高致密度且保留纳米结构。与ZrO2相比，3YSZ表现出更低的烧结温度、更高的致密度、硬度和断裂韧性，这归因于氧空位和晶体结构的差异。该方法能有效实现快速烧结并抑制晶粒生长。
研究不足
该研究在工业应用的可扩展性方面可能存在局限，研磨过程中杂质引入的可能性未得到充分解决，且较短的烧结时间可能并非对所有材料类型都进行了优化。PCAS中的温度梯度可能影响均匀性，该方法对其他纳米材料的适用性尚未探索。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用高能球磨与脉冲电流活化烧结（PCAS）技术制备并致密化ZrO2和3YSZ纳米粉体，旨在抑制晶粒生长并实现高致密度。
2：样品选择与数据来源：
使用Alfa公司提供的商业级ZrO2粉体（纯度99.7%，-325目）和Tosoh公司的3YSZ粉体（纯度99.9%，-325目）。
3：7%，-325目）和Tosoh公司的3YSZ粉体（纯度9%，-325目）。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：高能球磨机（Pulverisette-5行星式球磨机）、碳化钨磨球（直径8毫米）、不锈钢罐、石墨模具（外径35毫米/内径10毫米/高度40毫米）、脉冲电流活化烧结系统（韩国Eltek公司）、高温计、线性位移计、X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电镜（FE-SEM）配能谱仪（EDS）、维氏硬度计。
4：实验流程与操作步骤：
粉体在氩气氛围下以300转/分钟转速球磨10小时（球料比30:1）。将球磨后粉体装入石墨模具抽真空，施加80兆帕单轴压力，在真空环境（240毫托）中脉冲电流活化烧结，通过高温计监测温度、线性位移计记录收缩量，烧结约1分钟后冷却至室温。采用阿基米德法测定相对密度，通过XRD及FE-SEM-EDS进行显微结构分析，使用5公斤载荷/15秒保压时间的维氏压痕法测量硬度和断裂韧性。
5：数据分析方法：
基于XRD峰宽展利用Suryanarayana和Grant Norton公式计算晶粒尺寸，根据Niihara公式通过裂纹长度估算断裂韧性。
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high-energy ball mill
Pulverisette-5
Fritsch
Used for milling ZrO2 and 3YSZ powders to reduce particle size.
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pulsed current activated sintering system
Eltek Co.
Used for rapid sintering of milled powders under pressure and pulsed current.
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X-ray diffraction equipment
Used for analyzing crystallite size and phase composition of powders and sintered samples.
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field emission scanning electron microscope
Used for microstructural analysis of powders and sintered samples.
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Vickers hardness tester
Used for measuring hardness and estimating fracture toughness of sintered samples.
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