Y2O3對(duì)Ti-Al2O3復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性能的影響.pdf

1、Ti與Al2O3均具有質(zhì)輕、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，且二者之間具有良好的物理化學(xué)相容性與相近的熱膨脹系數(shù);選擇應(yīng)用廣泛的熱壓燒結(jié)技術(shù)來(lái)制備集金屬陶瓷優(yōu)異性能于一體的Ti/Al2O3復(fù)合材料，以期在航空航天、新型刀具及先進(jìn)制造等高技術(shù)領(lǐng)域可以得到應(yīng)用。
　　利用熱壓燒結(jié)技術(shù)，添加適當(dāng)?shù)南⊥裂趸?，控制界面反?yīng)，達(dá)到改善Ti/Al2O3復(fù)合材料性能的目的。通過(guò)正交試驗(yàn)對(duì)Ti/Al2O3體系復(fù)合材料工藝進(jìn)行優(yōu)化，最佳的工藝為燒結(jié)溫度1450℃、燒

2、結(jié)壓力30MPa、保溫時(shí)間60min、Y2O3摻入量0.5vol％。在該工藝條件下制備復(fù)合材料的性能分別為彎曲強(qiáng)度、斷裂韌性、顯微硬度、相對(duì)密度分別為588.08MPa、16.15 MPa·m1/2、13.34GPa、97.46％。
　　針對(duì)Ti/Al2O3體系復(fù)合材料進(jìn)行熱力學(xué)狀態(tài)函數(shù)及關(guān)系式進(jìn)行研究，指出氧化鋁分解產(chǎn)生鋁原子與氧原子，而Al與Ti發(fā)生反應(yīng)可以生成Ti-Al金屬間化合物。通過(guò)計(jì)算△GTi3Al＜△GTiAl＜0，

3、進(jìn)而說(shuō)明若Al與Ti之間充分接觸時(shí)，Ti3Al、TiAl均可以生成，但是優(yōu)先形成Ti3Al相;通過(guò)將Y2O3引入到Ti/Al2O3復(fù)合材料中，伴隨著溫度升高，氧化釔發(fā)生分解，而Y原子通過(guò)與Al的結(jié)合，可以形成Y-Al化合物，且△GYAl2＜△GYAl＜△GTi3Al＜△GTiAl＜0。
　　采用熱壓燒結(jié)方法，制備Ti/Al2O3復(fù)合材料，燒結(jié)過(guò)程可以分為三個(gè)階段，以顆粒重排和表面擴(kuò)散為主的燒結(jié)階段、體積擴(kuò)散與晶格擴(kuò)散為主的傳質(zhì)階段