納米m-ZrO-,2--Al-,2-O-,3-復相系統(tǒng)的燒結(jié)行為、顯微結(jié)構(gòu)和相變的研究.pdf

1、該論文實驗工作觀察了0.6μm Al<,2>O<,3>和60nmZrO<,2>顆粒制備的單相樣品及不同ZrO<,2>初始含量的復相樣品的燒結(jié)行為.樣品的燒結(jié)曲線表明,與單相Al<,2>O<,3>樣品相比,單相ZrO<,2>樣品的最大致密化速率高,而中后期階段的起始溫度和最大致密化速率對應的溫度都低,兩者的最終線收縮率十分接近,表明納米顆粒的燒結(jié)行為優(yōu)于亞微米顆粒.在Al<,2>O<,3>/ZrO<,2>復相材料中,樣品的燒結(jié)行為主要受體

2、積分數(shù)占多數(shù)的相的控制,燒結(jié)曲線與所對應的單相樣品相比移向高溫區(qū),中后期階段的起始溫度、最大致密化速率對應溫度也相應移向高溫,但最大致密化速率降低,表明異相粒子的加入對燒結(jié)起到阻礙作用.對2℃/min和5℃/min兩種升溫速率樣品的燒結(jié)曲線的比較,發(fā)現(xiàn)燒結(jié)速率的不同對樣品的燒結(jié)行為影響不大.密度測試結(jié)果表明,Al<,2>O<,3>體積分數(shù)占多數(shù)的樣品的致密度都比單相Al<,2>O<,3>的低,而ZrO<,2>體積分數(shù)占多數(shù)的樣品的致密度

3、都比單相Al<,2>O<,3>的高,與樣品的燒結(jié)行為相一致.通過掃描電鏡對樣品粒徑的觀察發(fā)現(xiàn)燒結(jié)樣品中Al<,2>O<,3>、ZrO<,2>的粒徑長大與燒結(jié)行為的分析也是一致的,單相Al<,2>O<,3>的平均粒徑是2.16μm,是Al<,2>O<,3>粉料的3.5倍;隨著ZrO<,2>體積分數(shù)的增加,樣品中Al<,2>O<,3>的粒徑逐漸減小,在含有80vol.％ZrO<,2>樣品中的平均粒徑降低為0.78μm,是Al<,2>O<,3

4、>粉料的1.3倍.同樣,隨著Al<,2>O<,3>體積分數(shù)的增加,樣品中ZrO<,2>的粒徑也逐漸減小,在含有80vol.%ZrO<,2>樣品中的平均粒徑為0.24μm,是ZrO<,2>粉料的4倍,而在含有20vol.%ZrO<,2>樣品中的平均粒徑為0.14μm,是ZrO<,2>粉料的2.3倍.另一方面,通過差熱分析觀察了Al<,2>O<,3>體積分數(shù)對ZrO<,2>相變溫度的影響.結(jié)果顯示ZrO<,2>相變溫度存在熱滯現(xiàn)象,而且隨著

5、Al<,2>O<,3>體積分數(shù)的增加,上、下馬氏體點都有降低,下降幅度分別在60℃范圍和190℃范圍,下馬氏體點降幅明顯大于上馬氏體點,相變熱滯溫差增大,這是由于基體約束力的增加對ZrO<,2>相變結(jié)構(gòu)重組所需越過的勢壘的影響在升降溫過程中不同的緣故.通過力學性能的測試結(jié)果發(fā)現(xiàn),樣品的顯微硬度隨著ZrO<,2>含量的增加,逐漸降低,這是由于復合材料樣品楊氏模量減小的緣故.而斷裂強度和斷裂韌性除了10vol.%ZrO<,2>樣品的強度和韌