原位生長柱狀晶與疇切換增韌氧化鋁陶瓷微波燒結(jié)行為及機理研究.pdf

1、氧化鋁陶瓷因其優(yōu)異的綜合力學(xué)性能和較低的成本得到了廣泛的應(yīng)用,具有十分誘人的應(yīng)用前景。然而由于氧化鋁陶瓷材料的斷裂韌性較低,通常只有3MPa·m1/2左右,極大地限制了其應(yīng)用,因此提高其斷裂韌性成為該陶瓷具體應(yīng)用的重點問題。
　　本文通過α-Al2O3中添加不同配比的復(fù)相添加劑Nb2O5-La2O3,使用微波燒結(jié)技術(shù)制備了 Nb2O5-7.5La2O3-Al2O3系列復(fù)合陶瓷。探討了不同復(fù)相成分和微波燒結(jié)工藝對氧化鋁基復(fù)合陶瓷柱狀

2、晶組織的影響;通過 XRD、SEM、EDS和TEM研究了其柱狀晶組織與燒結(jié)工藝的對應(yīng)關(guān)系。分析了10Nb2O57.5La2O3-82.5Al2O3復(fù)合陶瓷氧化鋁晶粒的生長動力學(xué)以及復(fù)合陶瓷的增韌機制,并對氧化鋁基復(fù)合陶瓷進行EBSD分析。
　　研究結(jié)果表明:Nb2O5-7.5La2O3-Al2O3系列復(fù)合陶瓷中,當(dāng)Nb2O5摩爾含量不超過La2O3摩爾含量時,復(fù)合陶瓷物相由α-Al2O3、LaAl11O18和LaNbO4三種組成,

3、柱狀晶包含LaAl11O18相和Al2O3相兩種;當(dāng)Nb2O5摩爾含量超過La2O3摩爾含量時,復(fù)合陶瓷物相由α-Al2O3、LaNbO4和Nb2O5三種組成,柱狀晶為Al2O3相。在此情況下,Al2O3柱狀晶的晶粒長度和長徑比都隨著Nb2O5含量的增加而增加,柱狀晶平均晶粒長度最大可達25μm,平均長徑比最大可達6:1。15Nb2O57.5La2O377.5Al2O3復(fù)合陶瓷中柱狀晶的平均晶粒長度和長徑比均隨燒結(jié)溫度的提高和保溫時間的

4、延長而增加,平均晶粒長度最大為25μm,平均長徑比增加到5:1后就保持不變。10Nb2O57.5La2O382.5Al2O3復(fù)合陶瓷平均晶粒生長指數(shù)為1.69,平均晶粒生長激活能為221.9kJ/mol;15Nb2O57.5La2O377.5Al2O3復(fù)合陶瓷平均晶粒生長指數(shù)為2.5,平均晶粒生長激活能為434.22kJ/mol。氧化鋁基復(fù)合陶瓷的增韌機制為裂紋偏轉(zhuǎn)與疇切換復(fù)合增韌。LaNbO4相主要分布在晶界上,通過疇切換吸收斷裂能。