CeO2摻雜Ti-Al2O3復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、由于具有較高的強度、韌性、中低溫穩(wěn)定性等優(yōu)異性能，金屬/陶瓷復(fù)合材料多應(yīng)用于航空航天、切削工具、高溫傳動件和生物假體等領(lǐng)域。對比于常規(guī)的無壓燒結(jié)工藝，熱壓燒結(jié)工藝技術(shù)應(yīng)用廣泛，而且燒結(jié)完成體密度較高，燒結(jié)速度較快的特點。因此，本文利用熱壓燒結(jié)技術(shù)制備 CeO2摻加的 Ti/Al2O3復(fù)合材料，并研究了其力學(xué)性能、微觀結(jié)構(gòu)和物相組成。
　　在真空條件下，燒結(jié)溫度和壓力分別為1420℃和30 MPa，保溫時間1h的工藝條件下，制備了C

2、eO2的摻加量為1-5 vol％的Ti/Al2O3復(fù)合材料，并對其力學(xué)性能，顯微結(jié)構(gòu)和相組成進行了研究。實驗結(jié)果表明：CeO2的摻加提高了Ti/Al2O3復(fù)合材料的力學(xué)性能；在摻加量為3 vol%時，復(fù)合材料的彎曲強度、斷裂韌性、硬度和相對密度分別為406.5 MPa，6.36 MPa·m1/2，15.7 GPa，97.6%。結(jié)合EDS和XRD的測試和分析，探討了 CeO2摻加對材料性能影響的原因；Ce-Al-O長柱狀固溶體的存在對材料

3、性能有顯著影響。在以上實驗基礎(chǔ)上提高了燒結(jié)溫度，結(jié)果表明：燒結(jié)溫度對 CeO2摻加的復(fù)合材料有明顯影響，在1420-1480℃范圍內(nèi)提高燒結(jié)溫度會嚴(yán)重影響材料力學(xué)性能，改變材料微觀結(jié)構(gòu)；當(dāng)燒結(jié)溫度為1450℃時，3 vol%CeO2摻加的Ti/Al2O3復(fù)合材料的力學(xué)性能均達到峰值，其相對密度、顯微硬度、彎曲強度和斷裂韌性分別為98.7%、16.4 GPa、487.2 MPa和6.88 MPa·m1/2。
　　為了更好地研究 Ti

4、-Al2O3的界面反應(yīng)情況，同時提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。在1420℃，燒結(jié)壓力20 MPa，保溫1 h的工藝條件下，通過流延法和熱壓燒結(jié)的工藝結(jié)合制備了具有層狀結(jié)構(gòu)的Ti/Al2O3復(fù)合材料，并研究了其力學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)。討論了不同層數(shù)對層狀復(fù)合材料的力學(xué)性能影響，結(jié)果表明層數(shù)越大對其彎曲強度和斷裂韌性提高作用顯著，當(dāng)其層數(shù)為35層時，其斷裂韌性和彎曲強度分別為9.72 MPa·m1/2和361.4 MPa。通過層狀復(fù)合材料斷裂和裂紋擴