弹簧作为最常用的机械基础元件之一,由于其具有高抗震性、低能量损失以及很好的弹性而广泛应用于密封、储能元件等各类机械装置中。制备弹簧元件最常用的材料为金属或者合金材料,但是其在650℃以上使用时,便会失效。随着超高音速飞行器的发展,研发一种耐高温、耐腐蚀、耐氧化的弹簧成为非常急切的需求。本实验以亚微米级的Y-TZP(氧化钇稳定的四方多晶氧化锆)粉体为原料,首先通过凝胶注模工艺制得筒状坯体,经由合适的温度处理后得到缺陷较少、性能较佳的圆筒,再将圆筒机械加工获得陶瓷弹簧。本实验重点是探究最佳的凝胶注模工艺参数以及加工工艺参数,并对陶瓷弹簧的室温、高温性能进行评价,主要包括不同温度下的压缩-回弹特性,压缩-位移曲线以及室温、高温断裂机理等内容,实验表明:浆料的粘度受分散剂含量、固相含量、球磨时间等因素影响;对于制备圆筒坯体而言,引发剂—催化剂凝胶法较引发剂—加热凝胶法更易制备出形貌较好、表面无缺陷的样品;催化剂浓度为20%时,材料体积收缩率、密度、气孔率、抗弯强度等基本性能为最佳状态,催化剂浓度对材料硬度、韧性、可加工性等有一定影响,但作用不明显;综合考虑材料的强度、硬度、以及可加工性等因素,选取1500℃下圆筒烧结体作为机械加工的基体,此时,氧化锆以四方相形式存在,具有应力诱导相变增韧的效果;室温下,矩形截面弹簧的压缩-位移曲线符合胡克定律,弹簧常数为75.2 N/mm,变形量可达10%,且陶瓷弹簧循环特性稳定良好,能量损失极小可忽略,回弹率为100%;循环曲线中能量损失与温度成正比,弹簧常数与温度成反比。在1100℃时,压缩位移曲线出现屈服阶段,弹簧最大可承受载荷为76N,较室温降低了36.67%,最大压缩率为14%,较室温增加了40%,其断裂形式为沿晶断裂,并伴有层状结构的出现。