異相晶-多相復(fù)合增韌氧化鋁陶瓷的研究.pdf

1、氧化鋁陶瓷由于原料資源豐富、性能優(yōu)良成為應(yīng)用最廣泛的一種結(jié)構(gòu)陶瓷材料，但其脆性極大的限制了氧化鋁陶瓷的應(yīng)用領(lǐng)域。本研究以T~A1203為原料，添加少量的3Y-TZP相變材料和Ti02-MgO-CAS(CaO-A12O3-Sich玻璃)系復(fù)合添加劑，通過超細(xì)化球磨處理，控制起始粉料的顆粒度，采用熱壓燒結(jié)的方法成功制備出含有原位生長異向晶的A1203／3Y-TZP復(fù)合材料。并在此基礎(chǔ)上，引入一定量的金屬延性顆粒，利用多種增韌機制復(fù)合增韌來進

2、一步提高氧化鋁陶瓷的力學(xué)性能，這是本文的創(chuàng)新之處，在國內(nèi)外尚未見有類似研究報道。期望通過本課題的研究為氧化鋁陶瓷的強韌化開辟出一條嶄新的途徑。 研究表明：n02-M：gO-CAS系復(fù)合添加劑能顯著的促進Al2O3晶粒發(fā)生各向異性生長。CAS玻璃粉添加量的微小變化直接影響Al203／3Y-TZP復(fù)合材料的燒結(jié)行為和顯微結(jié)構(gòu)，包括材料的致密度，晶粒的形貌和尺寸，組織結(jié)構(gòu)等。 原位生長異向晶與相變復(fù)合增韌可以顯著提高A1203

3、陶瓷的力學(xué)性能，在．3Y-TZP添加量為10wt％(6．7v01％)的情況下，添加O．4wt％Ti02+0．1wt％MgO+0．5wt％CAS復(fù)合添加劑，經(jīng)1550℃保溫1h燒結(jié)后,制各出的氧化鋁基陶瓷，最高抗彎強度達556．35MPa，斷裂韌性為6．73MPa．mIt2，綜合力學(xué)性能高于國內(nèi)外文獻報道的氧化鋁晶粒呈等軸狀、添加3Y-TZPlov01％左右的ZTA陶瓷。在此基礎(chǔ)上，以相同的燒結(jié)工藝條件，添加5wt％Cu粉后制備的原位生長

4、異向晶／3Y-TZP／Cu復(fù)合增韌氧化鋁陶瓷，抗彎強度為560．54MPa，斷裂韌性為7．39MPa．m~a，在強度略有提高的情況下，斷裂韌性比加A,Cu粉前提高了10％，增韌效果十分明顯。與濕化學(xué)法制備的ZTA陶瓷相比較，其成本較低。 原位生長異向晶的增韌機制主要有裂紋橋接、裂紋偏轉(zhuǎn)、裂紋分岔、片晶拔出。Zr02增韌機理有應(yīng)力誘導(dǎo)相交增韌、顯微裂紋增韌、裂紋偏轉(zhuǎn)。金屬延性顆粒增韌機理包括：熱膨脹失配增韌、裂紋尖端屏蔽，以及裂紋