ZrO2—SiO2—Al2O3系复相陶瓷制备及其耐磨性试验研究

利用等离子分解锆英石（PDZ）和锆英粉与Al2O3反应烧结制备了ZiO2-SiO2-Al2O3系复相陶瓷。利用XRD、SEM、反光显微镜、显微硬度计等测试手段，对烧成试样的物相组成、显微结构、显微硬度、气孔状况及耐磨性进行了测试分析与讨论。研究结果表明：含镁助剂的加入促进了反应烧结；由PDZ制备的试样的性能优于锆英粉原料的试样：较佳的原料配比为No.4即Al2O3:PDZ=3:1，其耐磨性优于氧化铝质研磨体，适宜的烧成温度范围是1580℃－1600℃。

ZrO_2-Al_2O_3复相陶瓷的研究

采用工业ZrO2 ,Al2 O3 为原料 ,通过适当的工艺制备出ZrO2 -Al2 O3 复相陶瓷。研究结果表明 :添加Al2 O3 可有效地抑制ZrO2 晶粒的生长 ,有利于使ZrO2 晶粒以亚稳四方相存在 ,从而提高材料的强度与断裂韧性。Al2 O3 质量分数为 2 0 %时 ,复相陶瓷的抗弯强度、断裂韧性分别为 6 76 .7MPa ,10MPa·m1/ 2 。

α-Al2O3／ZrO2(3Y)复相陶瓷悬浮体的流变性能

研究了分散剂添加量、固相体积分数、研磨时间及复合粉体组成对α-Al2O3/ZrO2(3Y)复相陶瓷悬浮体流变性能的影响。结果表明:当pH值在9.0左右,分散剂添加量为1.20wt%时,α-Al2O3/ZrO2(3Y)(30wt%ZrO2)悬浮体的粘度和剪切应力值较低,悬浮体的粘度和剪切应力值随固相体积分数和ZrO2含量增加而增加;当ZrO2含量较高时,适当调整分散剂添加量,仍可制备流变性较好的悬浮体。在本实验条件下,研磨4h的悬浮体的流变性最佳。

ZrO_2-Al_2O_3复相陶瓷材料的制备研究

采用水解ZrO(NO3)2·2H2O法制备出ZrO2,以α-Al2O3、ZrO(NO3)2·2H2O、氨水和去离子水为原料在不同温度下制备出ZrO2-Al2O3复相陶瓷,研究了ZrO2的物相组成,以及ZrO2和ZrO2-Al2O3的显微形貌,同时分析了烧结温度对ZrO2-Al2O3复相陶瓷体积密度和气孔率的影响。结果表明:水解ZrO(NO3)2·2H2O法制备出的ZrO2物相较为单一,以m-ZrO2为主,含有少量的t-ZrO2,并且ZrO2晶粒结晶度较好,具有一定的分散性。以α-Al2O3、ZrO(NO3)2·2H2O、氨水和去离子水为原料制备的ZrO2-Al2O3复相陶瓷,1500℃烧结温度下,体积密度最大,为3.81g/cm3;在1600℃下相对较高,为3.79g/cm3;陶瓷气孔率在1550℃下气孔率达到最低,为0.83%。

ZrO_2—Al_2O_3复相陶瓷的研究

以纳米ZrO 、微米Al O 为原料,采用无压烧结方式制备了ZTA 复相陶瓷。结果表明:nano-ZrO 的 2 2 3 2加入有利于制备细晶ZTA 复相陶瓷。此外,nano-ZrO 的加入对 Al O 陶瓷的显微结构也产生影响,ZrO 颗粒以 2 2 3 2“晶内型”和晶界型两种形式存在。合理的配方组成及制备工艺有利于 Z r O 以四方亚稳相存在。Z r O 含量为 2 23 0 w t % 时,其四方相含量可达 6 9 %,有利于应力诱导相变增韧,该 Z T A 复相陶瓷的抗弯强度、断裂韧性分别达到 604MPa、6.87MPa·m1/2。

燃烧合成法制备TiB_2-Al_2O_3复相陶瓷的组织结构及形成过程分析

采用自蔓延燃烧合成法在室温下的空气中制备出了TiB2-Al2O3复相陶瓷，通过X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）分析表明，合成的产物纯净，无中间相，TiB2的形貌为规则的块状，晶粒细小，平均尺寸为（2～5μm），弥散的分布在晶粒较大的Al2O3（40—50μm）四周，而Al2O3的形状不是很规则，该反应不同于一般的元素直接合成，而是由熔化-还原-化合组成的三步反应过程构成。

ZrO_2-Al_2O_3蜂窝陶瓷/高铬铸铁复合工艺的研究

制备了ZrO2-Al2O3复相蜂窝陶瓷增强高铬铸铁基复合材料,研究了复合工艺对结合界面及性能的影响。结果表明,ZrO2-Al2O3陶瓷表面镀Ni和金属基体中加入活性元素Ti的工艺复合处理的试样界面结合好,综合性能较高;经1050℃淬火+350℃回火处理后,其冲击韧度为5.2J/cm2,界面结合处的显微硬度(HV)为505.7,该复合材料的相对耐磨性为高铬铸铁的2.8倍。

Fe含量对燃烧合成TiB_2-Al_2O_3复相陶瓷组织与性能的影响

利用燃烧合成及机械加压法制备出TiB2-Al2O3复相陶瓷,研究了金属粘结相Fe对合成产物组织和性能的影响。结果表明,Fe的加入虽没有影响TiB2-Al2O3复相陶瓷的微观形貌,但明显提高了其致密度,当其含量为10%时,合成产物的致密度最高为98.4%;随着Fe含量的增加,TiB2-Al2O3复相陶瓷的硬度稍有下降。

ZrO_2添加量对Al_2O_3/ZrO_2复相陶瓷性能的影响

为提高陶瓷模具的使用寿命,以工业级Al2O3和ZrO2为主要原料,探讨ZrO2添加量对Al2O3/ZrO2复相陶瓷材料的力学性能、耐磨性能及显微结构的影响。结果表明:当ZrO2的质量分数为20%以内时,随着ZrO2含量的增加,Al2O3/ZrO2复相陶瓷的弯曲强度和断裂韧性逐渐提高,硬度逐渐降低;当ZrO2的质量分数为15%,由其制成的陶瓷模具耐磨性能最佳,并且ZrO2晶粒均匀地分散在Al2O3基体中,材料具有更加均匀致密的显微结构,这一结构决定了Al2O3/ZrO2复相陶瓷具有比纯Al2O3陶瓷更优异的力学性能,进而提高了陶瓷模具的耐磨性。

烧结温度对20%ZrO_2(3Y)/Al_2O_3复相陶瓷力学性能和微观结构的影响

20%纳米ZrO2（3Y）粉末加入到高纯亚微米Al2O3粉中,采用高压干压成型方法和恒速升温多阶段短保温烧结方法制备出不同烧结温度下的复相陶瓷。研究烧结温度对复相陶瓷力学性能的影响,通过XRD,EDS和SEM对复相陶瓷进行元素组成和微观结构分析。结果表明：烧结温度在很大程度上影响着复相陶瓷的力学性能和微观结构,常压烧结1600℃保温8h时,相对密度、维氏硬度和断裂韧性达到最大,分别为98.6%,18.54GPa和9.3MPa·m1/2,而基体晶粒尺寸为1.4~8.1μm,ZrO2相变量为34.6%。1600℃下复相陶瓷具有优质的微观结构,断裂方式为沿晶-穿晶混合断裂模式。ZrO2（3Y）粉体的加入,从相变增韧、内晶型颗粒增韧和裂纹偏转等多个方面提高了复相陶瓷的断裂韧性。

Al2O3/ZrO2纳米/微米结构自生复相陶瓷组织与性能

通过在铝热剂中添加质量分数为25%的ZrO2(4Y)粉末,借助SHS原位合成技术,快速、直接地制备出t-ZrO2纳米/微米纤维为第2相、Al2O3为基体的晶内型结构复相陶瓷,研究其微观结构、合成机理与力学性能.研究得出,该复相陶瓷是高温陶瓷熔体在SHS所造成的大过冷条件下发生共生共晶反应生成的,SEM与XRD分析表明t-ZrO2相所具有的应力诱发相变增韧机制非常微弱,裂纹扩展主要受纳米/微米晶内型结构控制,从而呈现出强烈的裂纹偏转韧化机制.

铝热法制备的ZrO_2/Al_2O_3复相陶瓷材料组织和力学性能

通过铝热反应制备ZrO2/Al2O3复相陶瓷材料,研究ZrO2含量对复相陶瓷显微组织与力学性能的影响.结果表明:复相陶瓷的相组成为ZrO2和Al2O3.随着ZrO2含量增加,ZrO2在基体中的分布越均匀,维氏硬度为8～15GPa,在ZrO2质量分数为41.5%时呈现最大值为14.85GPa;断裂韧性先增加后降低,在ZrO2质量分数为30%时呈现最大值8.01MPa.m1/2.

Al_2O_3-TiB_2-ZrO_2复相陶瓷刀具应用研究

研究了 Ａｌ_２Ｏ_３－ＴｉＢ_２－ＺｒＯ_２三元复合刀具材料的力学性能、连续切削时的工况下的磨损性能和断续切削抗冲击性能，结果表明ＺｒＯ_２的加入，改善了材料的综合力学性能，提高了刀具的抗冲击能力，具有较好的切削加工性。

燃烧合成法制备TiB_2-Al_2O_3复相陶瓷的研究

采用自蔓延燃烧合成法在室温下的空气中制备出了TiB2-Al2O3复相陶瓷,通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析表明,合成的产物纯净,无中间相,TiB2的形貌为规则的块状,晶粒细小,平均尺寸为(2～5μm),弥散的分布在晶粒较大的Al2O3(40～50μm)四周,而 Al2O3的形状不是很规则。

ZrO_2_-3Al_2O_3-2Sio_2/SiC_n纳-微米复相陶瓷的反应烧结技术

概述复相陶瓷和纳米陶瓷的主要内容和机理，介绍反应烧结ＺｒＯ２－３Ａｌ２Ｏ３·２ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＣｎ纳米复相陶瓷技术的研究内容、技术路线、工艺原理和发展前景。

添加MgO对不同SiO2含量的ZrO2-Al2O3-SiO2陶瓷烧结的影响

以高纯石英砂、α-Al2O3、ZrO2为原料,MgO为添加剂(添加质量分数分别为0、1%、2%、3%),经研磨、造粒、成型,并在1 600℃烧结2 h后获得了SiO2含量(w)分别为4%、8%、12%的ZrO2-Al2O3-SiO2系陶瓷试样。采用XRD、SEM对试样进行物相和显微结构的分析。结果表明:1)所制备的ZrO2-Al2O3-SiO2陶瓷的主要物相是单斜氧化锆、莫来石和刚玉,随着SiO2含量(w)由4%增加到12%,SiO2与Al2O3反应生成的莫来石量增加,体积膨胀效应越发明显,导致烧结试样的致密度降低;2)添加MgO促进了ZrO2-Al2O3-SiO2陶瓷的烧结,在SiO2含量为4%(w)的陶瓷中加入1%(w)的MgO时,烧结试样的致密度最大,其相对密度达到90.49%,体积密度为3.90 g·cm-3。

低温烧结20wt% ZrB_2(ZrO_2)/Al_2O_3复相陶瓷及微观结构表征

在高纯亚微米Al_2O_3粉中添入质量分数为20 wt%的亚微米ZrB_2(ZrO_2)粉体,采用高压干压的成型方法和恒速升温多阶段小保温的烧结方法制备出ZrB_2(ZrO_2)/Al_2O_3复相陶瓷。采用XRD、EDS和SEM对ZrB_2(ZrO_2)粉体和复相陶瓷进行相组成、元素分布和微观结构表征。结果表明:1500℃/8 h烧结制备的20 wt%ZrB_2(ZrO_2)/Al_2O_3复相陶瓷微观结构优良;杂质元素诱导晶粒生长,导致复相陶瓷表面出现Al_2O_3和ZrB_2(ZrO_2)聚集相;引入的ZrB_2(ZrO_2)颗粒使复相陶瓷发生剧烈的穿晶断裂,ZrB_2(ZrO_2)晶粒带动周围的Al_2O_3晶粒发生明显的撕裂,断裂模式为穿晶-沿晶混合断裂。

Y-TZP/α-Al_2O_3复相陶瓷凝胶注模成型工艺的研究

本文研究了Y-TZP/α-Al_2O_3复相陶瓷的凝胶注模成型工艺,着重研究了低粘度高固相悬浮体的制备。利用自制分散剂PA对Y-TZP、α-Al_2O_3进行表面吸附改性,通过PA对两种颗粒的静电和空间稳定机制作用,在pH=9.5及最佳分散剂用量条件下制得低粘度高固相量的Y-TZP/α-Al_2O_3复相陶瓷悬浮体。

ZrSiO_4-Al_2O_3复相陶瓷的制备及力学性能研究

以ZrSiO4、Al2O3、高岭土为主要原料,长石等作为烧结助剂,在1220～1340℃之间制备出了致密的ZrSiO4-Al2O3(5～43 wt%Al2O3)复相陶瓷。研究了Al2O3含量、烧结温度对复相陶瓷显微结构及力学性能的影响。结果表明,复相陶瓷的物相包括ZrSiO4与Al2O3。适当提高烧结温度有助于试样的致密化;引入的Al2O3通过颗粒增强、裂纹偏转、细晶强化等机制对ZrSiO4陶瓷起到了一定的增强增韧作用。1300℃烧结制得的添加25 wt%Al2O3的复相陶瓷具有最佳的力学性能,其抗弯强度达到181 MPa,断裂韧性为3.00 MPa m1/2,维氏硬度为7.0 GPa。

ZrO2含量对Al2O3／ZrO2复相陶瓷微观结构和力学性能的影响

本研究以耐磨结构陶瓷的应用为目标,研究了Al2O3-ZrO2复相陶瓷中加入不同的ZrO2陶瓷材料对微观结构及其力学性能的影响,分析了ZrO2在复相陶瓷中所起的作用。结果表明:随ZrO2含量的增加,在相同烧结温度下,晶粒变小,材料的力学性能提高。当ZrO2加入量为55%时,复相材料的抗折强度503 MPa,断裂韧性12.80 MPa·m1/2,密度4.88 g·cm-3,硬度(HV)为1432 kg·mm-2。探讨了Al2O3/ZrO2复相陶瓷的增韧机理。