共晶成份Al2O3-ZrO2(Y2O3)復(fù)相粉體合成及陶瓷制備工藝研究.pdf

1、耐高溫高強(qiáng)韌氧化物共晶陶瓷是一種具有超細(xì)微觀結(jié)構(gòu)、各相相互交織、耦合生長的復(fù)相材料，具有相界面間距小、微觀結(jié)構(gòu)均勻、高溫力學(xué)性能優(yōu)異的特點(diǎn)，在航空熱端部件領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。原始共晶成份粉體的粒度、形貌、均勻性、分散性對(duì)共晶陶瓷的組織結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能具有重要影響。
　　本文采用化學(xué)共沉淀法制備共晶成份 Al2O3/ZrO2(Y2O3)復(fù)相粉體，探究前驅(qū)體粉體制備過程中沉淀劑種類、pH值、母液濃度、分散劑類型和溫度等對(duì)前驅(qū)粉體粒度

2、、形貌及分散性的影響，采用TG-DTA、XRD、SEM和TEM對(duì)陶瓷粉體的形貌、物相結(jié)構(gòu)和均勻性進(jìn)行表征，制備出顆粒細(xì)小(~100 nm)的Al2O3/ZrO2(Y2O3)復(fù)相粉體，但顆粒形貌規(guī)則性較難調(diào)控，顆粒的分散性和復(fù)相粉體中兩相的均勻性欠佳。
　　采用醇水加熱法制備出顆粒尺寸~600 n m的球形復(fù)相前驅(qū)體粉體，研究了不同溫度條件對(duì)復(fù)相前驅(qū)體粉體的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)不引入機(jī)械干擾而構(gòu)建的均勻溫度場(chǎng)對(duì)所制備的粉體顆粒均勻性和分散

3、性有重要的影響。采用微波輔助加熱手段制備出粒度~400 n m、顆粒均勻且分散性良好的球形前驅(qū)體粉體。經(jīng)不同溫度煅燒后復(fù)合粉體的XRD、SEM和TEM分析表明，煅燒后粉體為兩相均勻分布的α-Al2O3/Zr0.92Y0.08O1.92復(fù)相粉體，顆粒呈球形，尺寸約200nm左右，分散性良好。
　　采用熱壓燒結(jié)工藝制備致密的共晶成分 Al2O3/ZrO2(Y2O3)復(fù)相陶瓷。熱壓燒結(jié)曲線表明，A l2O3/ZrO2(Y2O3)復(fù)相陶瓷

4、的快速致密化溫度區(qū)間為1400～1600℃。在高于1500℃下燒結(jié)時(shí)，ZrO2相與 Y2O3相發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，會(huì)有少量的Zr3Y4O12相生成。經(jīng)燒結(jié)優(yōu)化后復(fù)相陶瓷內(nèi)部的各相分布均勻，晶粒尺寸約1～2μm。與α-Al2O3相比，氧化鋯相的晶粒更為細(xì)小。
　　對(duì)不同熱壓燒結(jié)工藝條件下制備的復(fù)相陶瓷進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試發(fā)現(xiàn)，經(jīng)1500℃燒結(jié)制備的Al2O3/ZrO2(Y2O3)復(fù)相陶瓷具有最佳的力學(xué)性能，相對(duì)密度為98.3％，抗彎強(qiáng)度為13