Y2O3對Ti-Al2O3復合材料結構與性能的影響.pdf

1、Ti與Al2O3均具有質輕、耐腐蝕等優(yōu)點，且二者之間具有良好的物理化學相容性與相近的熱膨脹系數(shù);選擇應用廣泛的熱壓燒結技術來制備集金屬陶瓷優(yōu)異性能于一體的Ti/Al2O3復合材料，以期在航空航天、新型刀具及先進制造等高技術領域可以得到應用。
　　利用熱壓燒結技術，添加適當?shù)南⊥裂趸?，控制界面反應，達到改善Ti/Al2O3復合材料性能的目的。通過正交試驗對Ti/Al2O3體系復合材料工藝進行優(yōu)化，最佳的工藝為燒結溫度1450℃、燒

2、結壓力30MPa、保溫時間60min、Y2O3摻入量0.5vol％。在該工藝條件下制備復合材料的性能分別為彎曲強度、斷裂韌性、顯微硬度、相對密度分別為588.08MPa、16.15 MPa·m1/2、13.34GPa、97.46％。
　　針對Ti/Al2O3體系復合材料進行熱力學狀態(tài)函數(shù)及關系式進行研究，指出氧化鋁分解產生鋁原子與氧原子，而Al與Ti發(fā)生反應可以生成Ti-Al金屬間化合物。通過計算△GTi3Al＜△GTiAl＜0，

3、進而說明若Al與Ti之間充分接觸時，Ti3Al、TiAl均可以生成，但是優(yōu)先形成Ti3Al相;通過將Y2O3引入到Ti/Al2O3復合材料中，伴隨著溫度升高，氧化釔發(fā)生分解，而Y原子通過與Al的結合，可以形成Y-Al化合物，且△GYAl2＜△GYAl＜△GTi3Al＜△GTiAl＜0。
　　采用熱壓燒結方法，制備Ti/Al2O3復合材料，燒結過程可以分為三個階段，以顆粒重排和表面擴散為主的燒結階段、體積擴散與晶格擴散為主的傳質階段