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。

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。

液相浸渗法制备CaAl12O19/（MgAl2O4-Al2O3）复相陶瓷

采用液相浸渗法制备了CaAl12O19/(MgAl2O4-Al2O3)复相陶瓷。研究了不同原料物质的量比(n(α-Al2O3)∶n(MgO)=1∶1、2∶1、3∶1、4∶1)对复相陶瓷的物相组成、显微结构和性能的影响。结果表明:试样中的MgAl2O4均不是理论配比,Al2O3含量不足时,生成了Ca12Al14O33和CaAl4O7。与未浸渗试样对比,生成的低熔点Ca12Al14O33可能促进了MgAl2O4晶粒的生长和发育;板片状CaAl12O19的生成虽然降低了试样的体积密度,但其强度反而增大,起到了增强、增韧的作用。随着复相材料中Al2O3含量的增加,试样的体积密度和抗折强度均逐渐增大。

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。

原位制备细晶Si_3N_4-Si_2N_2O复相陶瓷

以Y2O3和Al2O3纳米陶瓷粉体作为烧结助剂,液相烧结非晶纳米Si3N4陶瓷粉体,制备Si3N4-Si2N2O复相陶瓷。Si2N2O相通过原位反应2Si3N4(s)+1.5O2(g)=3Si2N2O(s)+N2(g)生成。1600℃烧结,烧结体保温30min,Si2N2O体积分数达到52%,基本由细小均匀的球形晶粒构成,平均粒径尺寸210nm,相变过程中,个别颗粒异常长大,长径比达到1.5。保温时间对孔隙、密度和粒径产生重要影响:随着保温时间的延长,孔隙逐渐收缩减小,烧结体的致密度逐渐提高,晶粒逐渐长大,保温60min,孔隙几乎完全闭合,相对密度达到99.1%,平均粒径280nm。当保温时间达到90min时,相对密度增加并不明显,但平均粒径长大到360nm。

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 。

原位无压烧结制备Si2N2O-Si3N4复相陶瓷

以Y2O3和Al2O3陶瓷粉体作为烧结助剂,原位无压液相烧结制备Si3N4-Si2N2O复相陶瓷,Si2N2O相通过SiO2+Si3N42Si2N2O反应生成。生坯采用注凝成型制备,然后在1780℃保温2h烧结,烧结体基本由板条状的Si2N2O及长柱状的-βSi3N4晶粒构成。Si2N2O陶瓷相对于Si3N4陶瓷而言,具有优异的抗氧化性能,低的弹性模量,以及低的热膨胀系数,因此,Si2N2O-Si3N4复相陶瓷结合了两者的优异性能,并大大提高了材料的热冲击性,材料的热冲击温差即使达到1200℃,其残余强度基本上没有变化。

纳米Al_2O_3对纳米4YSZ复相陶瓷结构和性能的影响

以纳米 4YSZ和纳米Al2 O3 粉末为原料 ,对掺少量Al2 O3 的 4YSZ无压烧结体的烧结特性、结构和性能进行了研究。掺适量的Al2 O3 可降低烧结温度 ,减缓 4YSZ晶粒的长大。少量的交接渗透强化了晶界 ,烧结体断裂倾向于穿晶断裂 。

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%。

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。

Al_2O_3/B_4C复相陶瓷制备及其韧化机理的研究进展

Al_2O_3/B_4C作为一种优良的结构部件,在工业及国防领域都具有广阔的应用前景。简要论述了Al_2O_3/B_4C复相陶瓷材料的几种常用制备方法,如自蔓燃高温合成、无压烧结法、热压烧结法、机械合金化法等;重点综述了Al_2O_3/B_4C复相陶瓷材料的几种增韧方式及增韧机理,并简述了Al_2O_3/B_4C复相陶瓷材料的应用;最后,指出了Al_2O_3/B_4C复相陶瓷材料的研究不足之处以及下一步的研究动向。

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。

SPS合成Al_2O_3-Al_2TiO_5复相陶瓷的组织性能及磨损行为

以两种Al_2O_3-TiO_2复合粉体为原料经SPS烧结制备出Al_2O_3-Al_2TiO_5复相陶瓷。采用纳米结构复合粉体烧结而成的复相陶瓷有着较优的力学性能,特别是具有较高的断裂韧性和硬度,与其较小的晶粒尺寸相对应。干滑动摩擦磨损试验在4N和6N法向载荷下进行,结果表明,采用微米结构复合粉体烧结而成的复相陶瓷磨损表面较光滑,体积磨损量较小。在磨损试验中,纳米结构复合粉体烧结而成的复相陶瓷的破坏方式为沿晶断裂,有明显的晶粒拔出现象;微米结构复合粉体烧结而成的复相陶瓷呈不连续的微观断裂并产生塑性变形;同时,两种材料在摩擦磨损过程中都发生接触面的氧化和物质转移。

自反应电弧喷涂原位合成Ti(C,N)TiB_2Al_2O_3复相陶瓷涂层

以Ti+B4C为反应药芯、Al为外皮材料制备反应型喷涂丝材,探讨利用自反应电弧喷涂技术在45钢基体表面制备复相陶瓷涂层的可行性。以X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等方法分析、观察了涂层的组织与结构,测试了涂层的主要力学性能。结果表明:利用制备的药芯丝材进行喷涂试验,可获得由TiB2、TiB、TiC0.3N0.7、TiN、Al2O3、AlN等多相组成的复相陶瓷涂层。涂层呈典型的层状结构,其连续的基体相内弥散分布着离散的第二、第三相。涂层与基体间的结合强度为18.9MPa,涂层的平均显微硬度与弹性模量分别为735.4HV0.2和461.4GPa,摩擦因数在0.45～0.50之间,耐磨性能较基体材料提高3倍以上。

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。

ZrSiO_4/α-Al_2O_3反应烧结过程中非晶态物质的形成与演化

采用XRD和TEM等技术研究了ZrSiO4/α-Al2O3反应烧结过程中非晶态物质的形成及演化.结果表明,1400℃莫来石开始形成时体系中的液相是富Al2O3的,随着温度的升高,ZrSiO4分解速率加快及富Al2O3莫来石的形成,液相逐渐向富SiO2方向演化.液相的形成及其演化与莫来石的形成密切相关.

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。

Ba(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3-BaWO_4复相陶瓷的合成与性能研究

以Ba(Zn1/3Nb2/3)O3和BaWO4复合的方式,利用固相合成法,制备了(1-x)Ba(Zn1/3Nb2/3)O3-xBaWO4复合陶瓷(x=0.1~0.4),XRD表明上述两相能在烧结样品中共存。当x=0.3~0.4,在1 225℃烧结时,可以获得近零温度系数的性能优异的微波介质陶瓷,其介电性能为:εr=27.4~24.0,Q×f=53 800~65 300 GHz,τf=5.0^-2.1 ppm/℃。

Mo_5Si_3-20%Al_2O_(3p)复相陶瓷的制备及摩擦磨损性能

采用机械球磨/热压烧结法制备了Mo5Si3金属陶瓷和Mo5Si3-20%(质量分数,下同)Al_2O_(3p)复相陶瓷,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、硬度计和摩擦磨损试验机等分析了其微观结构、力学性能和摩擦磨损性能。结果表明:Mo5Si3-20%Al_2O_(3p)复相陶瓷的主要物相为Mo5Si3、Al_2O_3和少量Mo3Si;复相陶瓷的相对密度、硬度和断裂韧性均高于单相Mo5Si3金属陶瓷的,且其摩擦因数和磨损率较低,摩擦因数随时间的变化较平缓,表现出更好的摩擦磨损性能;与GCr15钢球对磨时,Mo5Si3金属陶瓷的主要磨损机制为黏着和疲劳剥落,Mo5Si3-20%Al_2O_(3p)复相陶瓷的则为磨粒磨损,二者同时存在氧化磨损。