Y-TZP-MgAl-,2-O-,4-復相陶瓷的制備及力學性能研究.pdf

1、先進技術(shù)的發(fā)展，對先進材料不斷提出新的要求，先進材料的研制又促進了先進技術(shù)的發(fā)展。結(jié)構(gòu)陶瓷具有高強度、耐高溫、耐腐蝕、耐沖刷、耐磨損、超硬度等一系列優(yōu)異的性能，是許多其它材料難以比擬的，可以承受金屬材料和有機高分子材料難以承受的苛刻工作環(huán)境，廣泛的應(yīng)用于航天、化工、能源、日常生活等各個領(lǐng)域。 陶瓷材料的本征脆性使得其存在加工困難、加工成本高和可靠性不高等問題，嚴重阻礙了其在重要場合中的應(yīng)用。超塑性陶瓷的發(fā)現(xiàn)很好解決了這一難題，特

2、別是高應(yīng)變率超塑性陶瓷材料的研究成功，使得陶瓷應(yīng)用具有非常誘人的前景。而在眾多超塑性陶瓷材料中，以YSZ/MgAl2O4的效果最為理想且在形變過程中沒有非晶相產(chǎn)生。 本論文采用的配方為：70vol％[xmol％Y2O3+(100-x)mol％ZrO2]+30vol％MgAl2O4，其中x=2、3、4，在ZrO2相變敏感區(qū)域考察了Y2O3摻量變化時YSZ/MgAl2O4復相粉末和材料中相的變化，研究了材料的燒結(jié)活化能以及室溫下的力

3、學性能。 結(jié)果表明：(2-4)YSZ/MgAl2O4在810℃左右存在一個非晶態(tài)向晶態(tài)的轉(zhuǎn)變過程，1100℃為復相粉末合成溫度，1480℃為復相粉末最低共熔點；ZrO2和MgAl2O4現(xiàn)球形均勻分布且MgAl2O4是分散在ZrO2之間，當溫度從850℃升高到1500℃時，顆粒尺寸從10nm增加到300nm；當Y2O3摻量為2mol％時，容易出現(xiàn)單斜相氧化鋯；隨Y2O3摻量的增加和溫度的升高，ZrO2有從單斜到四方再到立方的轉(zhuǎn)變趨

4、勢；(2-4)YSZ/MgAl2O4復相陶瓷的燒結(jié)活化能為623±80kJ/mol，與未摻入第二相MgAl2O4的材料比較，活化能有所提高，提高了ZrO2基質(zhì)的晶界擴散效應(yīng)，從而提高了YSZ/MgAl2O4復相陶瓷的彈性介入效應(yīng)；在1400℃、1450℃、1500℃和1550℃幾個燒結(jié)溫度制備的塊體中，1500℃燒制的3YSZ/MgAl2O4復相陶瓷獲得了最佳力學性能，常溫抗彎強度和斷裂韌性分別為872.45MPa和10.8MPa·m1