共晶成分Al-,2-O-,3--ZrO-,2-復相陶瓷的制備與超塑成形.pdf

1、Al2O3-ZrO2納米復相陶瓷不僅具有高硬度、易燒結等優(yōu)良特性還具有高韌性、超塑性等特點，利用其超塑性進行成形加工可以實現(xiàn)復雜形狀陶瓷零件的“近凈成形”。Al2O3-ZrO2共晶熔融復相陶瓷還具有優(yōu)良的高溫力學性能，已被證明是在高溫氧化性氣氛中長時間工作的首選結構材料。本文研究了共晶成份Al2O3-ZrO2復相陶瓷的制備工藝，分別制備了燒結態(tài)和熔融態(tài)的共晶陶瓷，并研究了燒結態(tài)陶瓷的超塑成形。 采用溶膠—凝膠法制備了Al2O3-

2、ZrO2納米粉體，研究了制備過程中pH值、煅燒溫度等因素的影響。最終所得Al2O3-ZrO2粉體的粒徑在20納米左右，各相顆粒分散良好、粒徑一致，無硬團聚。不同煅燒溫度下粉體的XRD測試及熱重—差熱(TG—DTA)分析表明，經煅燒后粉體中主要為剛玉相Al2O3基體及四方相ZrO2，還含有少量Y2O3。 Al2O3-ZrO2粉體的放電等離子燒結工藝表明，其合適的燒結溫度為1500℃。測得Al2O3-ZrO2燒結體的致密度為98.

3、2％，接近理論密度。 對熔融生長的共晶陶瓷制備工藝研究表明，1850℃為合適的熔融溫度。微觀組織觀察表明熔融態(tài)Al2O3/ ZrO2的共晶組織排列較為復雜，ZrO2晶體貫穿了Al2O3，同時Al2O3單晶也貫穿了ZrO2，二者形成了互相貫穿的三維網絡結構。這也是共晶陶瓷保持良好高溫性能的主要原因。 將燒結態(tài)共晶陶瓷與熔融態(tài)陶瓷的微觀組織對比發(fā)現(xiàn)，燒結態(tài)Al2O3/ZrO2陶瓷為晶粒隨機取向的多晶結構，有明顯的氣孔以及晶界

4、。通常情況下，氣孔、晶界(交界面)或者晶界處含有的無定形相及夾雜等導致了多晶復相陶瓷高溫強度的顯著下降。采用高溫熔融凝固技術制備的Al2O3/ZrO2共晶陶瓷其組織大大改善，不僅有效消除了氣孔且兩相共晶界面呈共格結構。實驗表明，熔融態(tài)陶瓷的致密度高于燒結態(tài)，熔融態(tài)陶瓷的硬度和斷裂韌性都明顯高于燒結態(tài)陶瓷，其硬度和斷裂韌性分別為1120MPa和13MPa·m1/2。 燒結態(tài)陶瓷超塑性成形實驗表明燒結體具有良好的超塑性能，其變形量可