氧化鋁基陶瓷刀具復(fù)合材料力學(xué)性能和顯微結(jié)構(gòu)的研究.pdf

1、本文在設(shè)計制備氧化鋁基陶瓷刀具的基礎(chǔ)上，進一步研制了新型的氧化鋁基陶瓷刀具材料。通過添加金屬鈷、稀土金屬釔、以及氧化物，如氧化釔、氧化鈰來改善氧化鋁陶瓷刀具本身所具有的不足。同時，具體研究了鈷、釔、氧化釔和氧化鈰的加入對于氧化鋁陶瓷刀具力學(xué)性能的影響。
　　鈷金屬的加入對于Al2O3陶瓷刀具力學(xué)性能的影響。陶瓷磨損速率的增大是由于沖擊角度的增大，最大的磨損速率出現(xiàn)在沖擊角度接近90°時，ATC陶瓷的耐磨速率與AT30陶瓷相比降低了

2、30％。在不同的沖擊速度下，不同類型的樣品磨損速率不同。不同類型的樣品磨損速率的增大是由于沖擊速度的增大引起的。這意味著在恒定粒子尺寸的情況下增加粒子速度，即增加瞬時表面撞擊壓力，能夠引起形變和斷裂。一個臨界變形量引起微裂紋的產(chǎn)生和隨著這些裂縫的進一步傳播導(dǎo)致材料形變。
　　CeO2的含量對Al2O3陶瓷復(fù)合刀具力學(xué)性能的影響。隨著氧化鈰量的改變和溫度的變化，在表面會形成不同的種類的氧化鈰。當氧化鈰的量高于6wt.%時，在氧化鋁表

3、面會形成二氧化鈰納米晶體，當百分含量低于6wt.%時，會形成無定形二氧化鈰。當1wt.%的二氧化鈰被添加時，由于氧化鈰和氧化鋁之間強烈的相互作用會導(dǎo)致CeAlO3相的形成。在界面上的氧空位穩(wěn)定性要低于在氧化鋁界面處的單層氧化鈰。氧化鋁/氧化鈰刀具的側(cè)面磨損可以與商用的ZTA進行比較。側(cè)面磨損情況要優(yōu)于純的氧化鋁陶瓷刀具。磨損和粘附在側(cè)面磨損的磨損機理中占主要的原因。氧化鋁/氧化鈰復(fù)合陶瓷刀具由于更加優(yōu)良的機械性能，它的側(cè)面磨損阻抗要優(yōu)于

4、純的氧化鋁陶瓷刀具。
　　CeO2、Y2O3協(xié)同增韌Al2O3陶瓷刀具及其對其力學(xué)性能的影響。比表面積越大，機械性能越好，燒結(jié)的樣品越密實。原因解釋就是比表面積越大對應(yīng)顆粒具有更高的燒結(jié)驅(qū)動力。隨著燒結(jié)時間的增加，試樣的硬度會下降原因在于顆粒尺寸的增加。在1500℃煅燒的條件下具有較好硬度以及斷裂韌性的最佳煅燒時間為2h；在一定顆粒尺寸條件下的硬度。隨著顆粒尺寸的增加，樣品的硬度會相對減小。趨勢上的變化可能是由于密度效應(yīng)和相組成不

5、同的原因。兩者的影響大不相同，由于裂縫的產(chǎn)生來源于單斜相的存在；在相同的長度條件下，表面裂縫長度越短，意味著裂紋的擴展遇到的阻抗就越大，所得到的斷裂韌性值就大。
　　稀土金屬釔的加入對于氧化鋁陶瓷刀具力學(xué)性能的影響。當釔含量小于1wt.%時，材料的彎曲強度得到不同程度的增加。最大增加量達到了20%，當釔含量為0.5wt.%時，最大彎曲強度大約是1010MPa。當高于1wt.%時，彎曲強度隨釔含量增加而增加。釔含量對材料的斷裂韌性起