Al-,2-O-,3--TiC復(fù)合材料的制備及裂紋愈合研究.pdf

1、本文以Al2O3和TiC為主要原料，通過熱壓燒結(jié)方法制得Al2O3/TiC復(fù)合材料，采用SEM及XRD等分析手段和三點(diǎn)彎曲加載方式，分別對Al2O3/TiC復(fù)合材料的顯微組織和力學(xué)性能進(jìn)行了分析和測定，系統(tǒng)研究了TiC體積含量及燒結(jié)溫度對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響規(guī)律。采用維氏硬度計(jì)壓痕法在Al2O3/TiC復(fù)合材料試樣的拉伸面引入裂紋，研究了熱處理溫度和保溫時(shí)間對裂紋愈合的影響，并探討了裂紋的愈合機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)： ⑴在保持熱壓燒結(jié)

2、壓力、保溫時(shí)間及升溫速度不變的情況下，TiC體積含量和燒結(jié)溫度對所得Al2O3/TiC復(fù)合材料的力學(xué)性能有顯著影響。當(dāng)TiC體積含量為30％、燒結(jié)溫度為1750℃時(shí)，Al2O3/TiC復(fù)合材料的斷裂韌性值和抗彎強(qiáng)度值達(dá)到最大，分別為5.08MPa·m1/2和620MPa：材料的斷裂方式主要為沿晶斷裂，同時(shí)含有穿晶斷裂。TiC顆粒的引入，顯著提高了Al2O3/TiC復(fù)合材料的力學(xué)性能。 ⑵裂紋的存在大大降低了Al2O3/TiC復(fù)合

3、材料的力學(xué)性能和安全性，通過熱處理可以明顯改善復(fù)合材料的性能，但在不同熱處理溫度和保溫時(shí)間下材料愈合效果顯著不同。保持2h保溫時(shí)間不變時(shí)，經(jīng)800℃、900℃、1000℃、1200℃熱處理后，復(fù)合材料中的TiC發(fā)生氧化反應(yīng)生成TiO2，TiO2填充裂紋起到粘結(jié)劑的作用，使裂紋得到愈合，強(qiáng)度得到不同程度恢復(fù)：經(jīng)1400℃熱處理后，復(fù)合材料中Al2O3和TiO2發(fā)生反應(yīng)生成Al2TiO5，試樣表面產(chǎn)生開裂脫落現(xiàn)象，強(qiáng)度嚴(yán)重下降；本試驗(yàn)條件下