納米Ni-Fe顆粒增韌氧化鋁基陶瓷復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、該論文共分五章,第一章為緒論,簡(jiǎn)要介紹了陶瓷基復(fù)合材料以及納米復(fù)合陶瓷的研究現(xiàn)狀和增韌機(jī)理.在第二章中,我們采用高能球磨混合方法加上熱壓燒結(jié)工藝,成功制備了Ni-20Fe/Al<,2>O<,3>納米復(fù)合材料,并通過(guò)X射線衍射儀(XRD)、透射電鏡(TEM)、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)、比表面孔隙儀(BET)對(duì)該復(fù)合材料的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征.研究表明:復(fù)合材料粉體中Ni-Fe顆粒均勻地分布在Al<,2>O<,3>基體中,除少量大顆粒外(

2、約100nm),大部分顆粒大小為10~60nm;熱壓后,復(fù)合材料樣品中只存在γ-Ni-Fe和α-Al<,2>O<,3>兩相:幾乎所有的Ni-Fe顆粒都分布在Al<,2>O<,3>晶界上,說(shuō)明Ni-Fe/Al<,2>O<,3>納米復(fù)合材料屬于晶間型納米復(fù)合材料.第三章考察了復(fù)合材料力學(xué)性能(致密度、維氏硬度、斷裂韌性以及斷裂強(qiáng)度等)與Ni-Fe含量的關(guān)系(0-19vol.％Ni-Fe).并結(jié)合表面裂紋擴(kuò)展和斷口形貌,討論了材料增強(qiáng)增韌的機(jī)

3、理.結(jié)果表明,復(fù)合材料的致密度均很高,相對(duì)密度均大于98％;其硬度隨Ni-Fe含量增加自~20GPa(Al<,2>O<,3>)單調(diào)降低到~14GPa(19vol.％Ni-Fe);斷裂韌性自4.7MPa.m<'1/2>單調(diào)增加到6.2MPa.m<'1/2>;而斷裂強(qiáng)度則隨Ni-Fe含量增加而先增加后減小,在~5vol.％Ni-Fe附近出現(xiàn)最大值,約為600MPa;通過(guò)分析,我們認(rèn)為材料韌性的提高可能來(lái)自于裂紋偏轉(zhuǎn)和晶粒的細(xì)化,強(qiáng)度的提高則

4、可能來(lái)自于韌性的提高.在第四章中,我們利用薄膜內(nèi)耗儀測(cè)量了在升溫過(guò)程中(0-350℃)復(fù)合材料楊氏模量的變化.結(jié)果顯示,材料的楊氏模量隨溫度的升高而不斷減小,但減小的幅度很小,表明陶瓷材料穩(wěn)定性很好;不同復(fù)合材料的楊氏模量隨Ni-Fe含量增加自~280GPa減小到~220GPa,這應(yīng)該是因?yàn)镹i-Fe合金的楊氏模量比基體氧化鋁的要小的緣故.第五章,我們利用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)對(duì)復(fù)合材料的磁性能進(jìn)行了表征.復(fù)合材料顯示出了很強(qiáng)的磁性,Ni-Fe