氧化鋁基納米復(fù)相陶瓷的制備與超塑變形.pdf

1、納米復(fù)相陶瓷具有優(yōu)良的室溫和高溫力學(xué)性能，使其在切削刀具、軸承、高溫發(fā)動(dòng)機(jī)部件等諸多方面都有廣泛的應(yīng)用。Al<,2>O<,3>-ZrO<,2>-MgAl<,2>O<,4>納米復(fù)相陶瓷不僅具有高硬度、介電性能好、易燒結(jié)等優(yōu)良特性還具有高韌性、超塑性等特點(diǎn)。本文研究了Al<,2>O<,3>-ZrO<,2>-MgAl<,2>O<,4>納米復(fù)合粉體的制備、燒結(jié)以及塊體材料的超塑變形。 采用溶膠-凝膠法制備了Al<,2>O<,3>-ZrO

2、<,2>-MgAl<,2>O<,4>粉體，研究了制備過程中溶液初始濃度、PH值、煅燒溫度、表面活性劑、醇水比、分散劑對粉體顆粒大小、分布、團(tuán)聚狀態(tài)的影響。最終所得Al<,2>O<,3>-ZrO<,2>-MgAl<,2>O<,4>粉體的顆粒尺寸在20納米左右，各相顆粒分散良好、粒徑一致，無硬團(tuán)聚。不同煅燒溫度下納米粉體的XRD以及熱失重-差熱(TG-DTA)分析顯示：該粉體中主要含有Al<,2>O<,3>基體以及ZrO<,2>和MgAl<

3、,2>O<,4>第二相顆粒，僅剩很少量的MgO沒有發(fā)生反應(yīng)。經(jīng)1000℃煅燒后粉體處于穩(wěn)定狀態(tài)，生成了較高溫度下的穩(wěn)定相。 研究了Al<,2>O<,3>-ZrO<,2>-MgAl<,2>O<,4>納米復(fù)合粉體的熱壓燒結(jié)工藝。不同燒結(jié)溫度下燒結(jié)體材料的相對密度和平均粒徑的測量結(jié)果表明：其合適的燒結(jié)溫度為1450-1500℃。掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，1450℃熱壓燒結(jié)的斷口以沿晶和穿晶混合斷裂為主，晶粒結(jié)合緊密，可以清楚地看到晶粒輪廓以及

4、晶粒拔出后留下的類似“韌窩”形貌。熱壓燒結(jié)后測得Al<,2>O<,3>-ZrO<,2>-MgAl<,2>O<,4>坯料的致密度為98.1％，表明通過熱壓燒結(jié)能使納米復(fù)合粉體達(dá)到很高的致密度。 對Al<,2>O<,3>-ZrO<,2>-MgAl<,2>O<,4>三元納米復(fù)相陶瓷進(jìn)行了超塑性壓縮試驗(yàn)。結(jié)果表明：由于納米復(fù)合粉體中的第二相在燒結(jié)和變形過程中有效地阻止了基體Al<,2>O<,3>的晶粒長大，在1500℃該材料表現(xiàn)出良好的