Fe-Al-Al-,2-O-,3-復(fù)合材料與ZTA陶瓷的熱震損傷機(jī)制及抗熱震性評價.pdf

1、山東大學(xué)碩十學(xué)位論文摘要為了進(jìn)一步了解FeAlA]203復(fù)合材料的性能，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，本文進(jìn)行了FeAlA1203復(fù)合材料和ZTA陶瓷抗熱震性的測試、分析及評價。本文主要采用質(zhì)量損失率、殘余硬度、殘余抗壓強(qiáng)度等材料參量熱震前后的變化來評定材料的抗熱震性，設(shè)計了五種抗熱震性的檢測方案，以求能夠比較全面地衡量材料的抗熱震性。包括采用硬度計及拉壓力試驗機(jī)等設(shè)備來測試材料熱震后的力學(xué)性能，用X射線衍射和能譜分析相結(jié)合來確定熱震后材料的相組成和

2、成分，采用掃描電鏡觀察、分析材料熱震后的斷口形貌和表面形貌。滬熱震前后的質(zhì)量、殘余硬度、殘余抗壓強(qiáng)度測定FeA1A1203復(fù)合材料的抗熱震性還是首次。實驗結(jié)果表明，硬度和抗壓強(qiáng)度是陶瓷材料的兩個重要性能參數(shù)，對ZTA陶瓷，殘余硬度和殘余抗壓強(qiáng)度隨熱震溫差△T的變化具有較好的一致性但對FeAIAb偽復(fù)合材料，殘余硬度和抗壓強(qiáng)度隨△T的變化有明顯差異。利用材料殘余抗壓強(qiáng)度可以較好地表征FeAlA1203復(fù)合材料和ZTA陶瓷的熱震損傷性能，實

3、驗結(jié)果表明，材料的抗壓強(qiáng)度隨熱震次數(shù)的增加先快速下降，之后則逐漸減緩。實驗發(fā)現(xiàn)，600℃以上熱震后，F(xiàn)eAl相來不及實現(xiàn)。Fe向Fe3A1的有序轉(zhuǎn)變，表現(xiàn)出明顯的有序截留。實驗還發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)eAlA12偽復(fù)合材料循環(huán)熱震后，內(nèi)部有白色團(tuán)絮狀物質(zhì)出現(xiàn)，初步推斷其相組成為aFe固溶體和Fe203的薄膜隨著熱震溫差的升高，白色團(tuán)絮狀物質(zhì)呈增多趨勢，在熱震溫差為1000℃時，斷裂面上布滿絮狀物質(zhì)，并且顆粒很細(xì)小，其具體原因需要進(jìn)一步研究。在熱震后的

4、FeAVA1203復(fù)合材料中發(fā)現(xiàn)了“T”型裂紋而ZTA陶瓷熱震后的裂紋以線型裂紋為主.FeAIAI203復(fù)合材料熱震后出現(xiàn)了一些FeAl相對裂紋的橋連現(xiàn)象，也存在FeAl相對裂紋尖端的鈍化現(xiàn)象而在ZTA陶瓷中，由裂紋偏轉(zhuǎn)改善材料的抗熱震性比較明顯。作者認(rèn)為，由于韌性相FeAl金屬間化合物的增韌作用，F(xiàn)eAlAI203復(fù)合材料具有比ZTA陶瓷更好的抗熱震性。ZTA陶瓷的熱震損傷機(jī)制主要表現(xiàn)為，A1203和Zr02的熱彈性失配引起的熱應(yīng)力首

5、先損傷晶界，形成一些氣孔或空洞:而FeAlA1203復(fù)合材料的熱震損傷機(jī)制則主要表現(xiàn)為，F(xiàn)eAl金屬間化合物的氫脆和氧化反應(yīng)生成的脆性Fe203薄膜削弱了材料的抗熱震性，也同時存在熱彈性失配損傷晶界。實驗還發(fā)現(xiàn)FeAlA1203復(fù)合材料具有沿其相界面開裂的特點(diǎn)。在熱震溫差很高時，F(xiàn)eAl增強(qiáng)相的塑性鈍化作用和高溫?zé)釓?qiáng)性改善了山東大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractInordertofurtherdiscusstheperformanceof

6、FeAlA1203compositesenlargeitsappliedscopeinthispapertheauthortestedanalysedandestimatedthermalshockresistanceofFeAlA1203compositesandZTAceramics.masslossrateresidualhardnessandpressingstrengthwereusedtocharacterizetherma

7、lshockresistanceofFeAlA1203compositesandZTAceramics.Theauthorusedtheequipmentsuchassclerometertensileexperimentmachinetotestthemechanicspropertieslikehardnessandpressingstrength.AtthesametimeweusedtheequipmentsuchasXrayd

8、ifractioninstrumentEDSandSEMtoanalyzethemicrostructureoftheFeAlA1203compositesafterthermalshock.WiththemethodsofmasslossrateremaininghardnessandpressingstrengthtestingthermalshockresistanceofFeAVA1203compositesisthefastt

9、ime.TheresultsindicatesthatvariationofremaininghardnessandpressingstrengthofZTAceramicsasafunctionofATisidenticalbutthatofFeAlA1203compositesisdiferent.RemainingpressingstrengthcancharacterizethermalshockresistanceofFeAl

10、A1203compositesandZTAceramics.Theresultsshowedthatpressingstrengthwasdeclinedquicklyandthendecreasedgraduallyascircletimesincreased.ItsfoundthataFecantbecomeFe3Altoolaterandthat。Feremainsitsorder.Aftercyclethermalshock，i

11、nsideFeAVA1203thereiswhiteflocwhichisprobablythinfihnofaFeand腸氏.Theamountofwhiteflocincreasesasthetemperaturediferenceisgreater.Withthetemperaturediferenceof1000Cthefracturedfaceisfullofwhiteflocwhosegrainisfine.Anewkind

12、of“T“crackwasobservedinFeAlA1203compositesafterthermalshocktestbutinZTAceramicsafterthermalshocktestthecrackismainiylinetype.somebridgelinkingofcrackandpassivationofcracktinewasobservedinFeAlA1203compositesbutdeflexionof

13、crackisevidentinZTAceramicsafterthermalshock.SothermalshockresistanceofFeAlA1203compositesismuchbeterthanthatofZTAceramics.ThemaindamagemechanismofZTAceramicsinthermalshockisthatthermalstressdamnifyinggrainboundaryformed