TZP-BN-10%Si_3N_4可加工复合材料的制备及其性能研究

利用热压烧结制备出TZP(四方氧化锆多晶体) BN 10%Si3N4复合材料,BN的体积分数分别为0,5%,10%,15%,20%,30%,40%.当BN的体积分数不小于15%时,复合材料可用硬质合金钻头钻孔.在固定轴向压力下,钻孔速率随BN含量呈线性增长,同时,抗弯强度与断裂韧性则随BN含量的增加而下降,当BN的体积分数小于20%时下降缓慢,当BN的体积分数大于20%时下降迅速.当BN的体积分数等于20%时,复合材料具有最佳的综合性能:抗弯强度为637MPa,断裂韧性为9 22MPa·m1/2,钻孔速率大于2mm/min.

3Y-TZP/Al_2O_3复合粉末的相变研究

采用化学共沉淀法制备了 3Y -TZP/Al2 O3纳米级复合粉末 ,研究了Al2 O3含量和煅烧温度对粉末的相结构和ZrO2 晶格常数的影响 .研究表明 :80 0℃ ,1h煅烧的复合粉末只出现t-ZrO2 相 ,不出现Al2 O3的任何晶相 ,当Al2 O3质量分数不大于 10 %时 ,ZrO2 晶格常数随Al2 O3含量增加而减小 ,但当Al2 O3质量分数为 2 0 %时 ,ZrO2 晶格常数反而略有增大 ;当温度升至 12 0 0℃时 ,开始形成α -Al2 O3,Al2 O3对ZrO2 晶格常数的影响减小 ;当温度达到 14 5 0℃时 ,完成了向α-Al2 O3的转变 ,故Al2 O3不再对ZrO2 晶格常数产生影响 .

莫来石对Y-TZP陶瓷摩擦磨损性能的影响

用环-块摩擦磨损试验机在室温下研究了莫来石弥散钇稳定四方氧化锫多晶陶瓷(mullite dispersed yttria stabillizedtetragonal zirconiapolycrystal,MDZ)与高铬铸铁(high chromium cast iron,HCCI)摩擦副在2％(质量分数)SiO2磨粒的5％NaOH溶液中的摩擦磨损性能。结果表明:载荷在100-500 N范围内,含15％(质量分数,下同)莫来石的15 MDZ复合陶瓷的耐磨性明显优于20 MDZ(含有20％莫来石)。载荷500 N下,虽然3Y-TZP(yttria stabillized tetragonal zirconia polycrystal,含3％摩尔分数氧化钇)中弥散15％莫来石后力学性能下降,但耐磨性提高。柱状莫来石对耐磨性的主要贡献是:具有承载作用;阻碍裂纹扩展}折断的柱状莫来石的“滚针轴承”作用减轻磨擦副之间的摩擦磨损。MDZ复合陶瓷的主要磨损机制为微观犁削和柱状莫来石晶粒脱落。

低温烧结Al_2O_3/3Y-TZP复合材料的力学性能

采用可低温烧成的高活性Al2 O3以及ZrO2 (x(Y2 O3) =3% )粉料制备了m(Al2 O3)∶m(3Y TZP) =85∶15的复合材料 .经成型后的试样在常压、135 0～ 15 0 0℃温度下 2h烧成 ,在 14 2 5℃的相对低温下烧成就可获得相对密度大于 0 .99的烧结体 .利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分别对试样的相组成和显微结构进行分析 ,研究了相组成和显微结构对Al2 O3/ 3Y TZP复合材料的力学性能的影响 .分析结果表明 ,在 14 2 5℃温度下烧成的复合材料具有了最佳的力学性能 ,其抗弯强度、断裂韧性和维氏硬度分别达到 85 6MPa ,7.4MPa·m1/2 和 16 .4GPa .

用压痕法测定Y-TZP断裂韧性的研究

用压痕法研究了Y－TZP的断裂韧性，用不同的压痕方程计算了Y－TZP的K1c值，观察到其压痕裂纹均为巴氏裂纹，用现有文献报导的压痕方程计算出的K1c值均偏低，在实验的上提出了新的压痕方程。

热压烧结制备纳米Y-TZP材料形貌及结构的分析

研究分析了热压烧结纳米ZrO2 (3Y)粉体制备的Y -TZP材料的形貌和结构 .结果发现 :热压烧结制备纳米Y -TZP材料有很多新的特点 ,最明显的包括所得样品侧面内凹、断口轴向大气孔呈梯度分布等 .研究结果还表明 :侧面内凹的现象主要是由于纳米粉体颗粒小、比表面能大而烧结所引起的 .样品断口大气孔从外向内呈梯度分布的现象不是由样品内外压差或温差造成的 ,而是由于样品各部分塑性滑移不均匀的结果 .

纳米复合TZP陶瓷模具的研制

在3Y-TZP微粉中加入少量3Y-TZP纳米粉,可以制造出高强度、高硬度陶瓷模具,烧成温度可以降低80℃,抗折强度提高30%。3Y-TZP纳米粉通过控制ZrO2晶粒尺寸而使其产生相变增强。

SiC晶须分散工艺及SiC晶须/Y-TZP复合材料致密化的研究

本文研究了SiC晶须的分散工艺及SiC晶须/Y-TZP基复合材料的烧结。探讨了分散剂金属醇盐M(OR)n(M代表金属)和高分子化合物对SiC晶须的分散效果,并对其分散机理进行了分析;研究了SiC晶须含量及其长径比、SiC晶须在基体中的分散度等因素对复合材料致密化的影响。无压烧结获得了致密度大于95％的复合材料烧结瓷体(晶须含量<15vol％)。