共晶成份Al2O3-ZrO2(Y2O3)復相粉體合成及陶瓷制備工藝研究.pdf

1、耐高溫高強韌氧化物共晶陶瓷是一種具有超細微觀結(jié)構、各相相互交織、耦合生長的復相材料，具有相界面間距小、微觀結(jié)構均勻、高溫力學性能優(yōu)異的特點，在航空熱端部件領域具有廣泛的應用前景。原始共晶成份粉體的粒度、形貌、均勻性、分散性對共晶陶瓷的組織結(jié)構與力學性能具有重要影響。
　　本文采用化學共沉淀法制備共晶成份 Al2O3/ZrO2(Y2O3)復相粉體，探究前驅(qū)體粉體制備過程中沉淀劑種類、pH值、母液濃度、分散劑類型和溫度等對前驅(qū)粉體粒度

2、、形貌及分散性的影響，采用TG-DTA、XRD、SEM和TEM對陶瓷粉體的形貌、物相結(jié)構和均勻性進行表征，制備出顆粒細小(~100 nm)的Al2O3/ZrO2(Y2O3)復相粉體，但顆粒形貌規(guī)則性較難調(diào)控，顆粒的分散性和復相粉體中兩相的均勻性欠佳。
　　采用醇水加熱法制備出顆粒尺寸~600 n m的球形復相前驅(qū)體粉體，研究了不同溫度條件對復相前驅(qū)體粉體的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)不引入機械干擾而構建的均勻溫度場對所制備的粉體顆粒均勻性和分散

3、性有重要的影響。采用微波輔助加熱手段制備出粒度~400 n m、顆粒均勻且分散性良好的球形前驅(qū)體粉體。經(jīng)不同溫度煅燒后復合粉體的XRD、SEM和TEM分析表明，煅燒后粉體為兩相均勻分布的α-Al2O3/Zr0.92Y0.08O1.92復相粉體，顆粒呈球形，尺寸約200nm左右，分散性良好。
　　采用熱壓燒結(jié)工藝制備致密的共晶成分 Al2O3/ZrO2(Y2O3)復相陶瓷。熱壓燒結(jié)曲線表明，A l2O3/ZrO2(Y2O3)復相陶瓷

4、的快速致密化溫度區(qū)間為1400～1600℃。在高于1500℃下燒結(jié)時，ZrO2相與 Y2O3相發(fā)生化學反應，會有少量的Zr3Y4O12相生成。經(jīng)燒結(jié)優(yōu)化后復相陶瓷內(nèi)部的各相分布均勻，晶粒尺寸約1～2μm。與α-Al2O3相比，氧化鋯相的晶粒更為細小。
　　對不同熱壓燒結(jié)工藝條件下制備的復相陶瓷進行力學性能測試發(fā)現(xiàn)，經(jīng)1500℃燒結(jié)制備的Al2O3/ZrO2(Y2O3)復相陶瓷具有最佳的力學性能，相對密度為98.3％，抗彎強度為13