AlON粉體合成及其材料的SPS制備與性能研究.pdf

1、本文采用高溫固相反應(yīng)法和碳熱還原氮化法制備AlON陶瓷粉體，利用放電等離子燒結(jié)(SPS)技術(shù)制備了AlON陶瓷材料。研究了原料及配比和合成的工藝參數(shù)對(duì)AlON陶瓷粉體合成產(chǎn)物的影響。并在此基礎(chǔ)上，研究了SPS燒結(jié)的工藝參數(shù)對(duì)其致密化過(guò)程及組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響。同時(shí)研究了其抗氧化性能。
　　以α-Al2O3和AlN為原料，通過(guò)高溫固相反應(yīng)法成功制備出單相的AlON陶瓷粉體。研究結(jié)果表明，在1700℃-1800℃溫度范圍內(nèi)固相反應(yīng)

2、合成 AlON陶瓷粉體時(shí)，較高的合成溫度(1800℃)有利于AlON陶瓷粉體的合成；延長(zhǎng)保溫時(shí)間，可以提高AlON陶瓷粉體的產(chǎn)率；α-Al2O3和AlN的摩爾比為73:27時(shí)，1800℃保溫2h，制備出單相的AlON陶瓷粉體。
　　以γ-Al2O3和活性炭為原料先在0.5MPa氮?dú)鈼l件下1600℃保溫2小時(shí)，然后升溫到1800℃保溫3h成功制備出單相 AlON陶瓷粉體。在1600℃保溫2h的產(chǎn)物中 AlN的含量隨活性炭含量的增加而

3、增加，當(dāng)活性炭含量超過(guò)6.0wt％時(shí)，其產(chǎn)量不再增加。提高合成溫度和延長(zhǎng)保溫時(shí)間都能使產(chǎn)物中 AlON的含量增加。經(jīng)過(guò)球磨處理24h后，制備的AlON粉體顆粒規(guī)則，近似于球形，粒徑細(xì)小且分布均勻。
　　采用放電等離子燒結(jié)(SPS)技術(shù)快速制備出AlON陶瓷材料。研究結(jié)果表明，相比于氮?dú)猸h(huán)境，真空環(huán)境下更有利于AlON陶瓷的致密化；提高燒結(jié)溫度和升溫速率可以促進(jìn)其致密化，延長(zhǎng)保溫時(shí)間對(duì)其致密度影響不大，但會(huì)造成晶粒粗大，降低其彈性模

4、量和抗彎強(qiáng)度，但是其斷裂韌性會(huì)增加。
　　AlON陶瓷在900℃-1200℃之間不同保溫時(shí)間下的抗氧化性能研究結(jié)果表明，隨著氧化溫度和時(shí)間的增加，其氧化增重及氧化層的厚度都增加。且隨著氧化溫度的提高，AlON陶瓷的氧化反應(yīng)速率也增加；在1200℃以下，AlON陶瓷具有很好的抗氧化性能，氧化的產(chǎn)物主要為γ-Al2O3。超過(guò)1200℃以后，AlON陶瓷會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的氧化，產(chǎn)物主要為α-Al2O3；其氧化過(guò)程分為三個(gè)階段，氧化初期為化學(xué)反