莫來石-鈦酸鋁層狀復(fù)合陶瓷的制備、結(jié)構(gòu)和性能的研究.pdf

1、層狀復(fù)合陶瓷材料是人們模擬自然界貝殼、珍珠層的結(jié)構(gòu)而設(shè)計出的一種新型強韌化陶瓷材料。其獨特的層狀結(jié)構(gòu)使得研究者能從宏觀結(jié)構(gòu)角度對材料進行優(yōu)化設(shè)計，從而制得綜合性能優(yōu)越的材料，目前已成為陶瓷增韌研究的熱點。 本文以3Al2O3·2SiO2為基體層，Al2TiO5為界面分隔層，采用軋膜成型和熱壓燒結(jié)工藝制備出了不同基體層厚和界面層厚的3Al2O3·2SiO2/Al2TiO5層狀復(fù)合陶瓷。利用力學(xué)性能測試、光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡，分析了

2、幾何因素和熱壓溫度對3Al2O3·2SiO2/Al2TiO5層狀復(fù)合陶瓷力學(xué)性能的影響，并闡述了材料的主要增韌機制。 試樣的彎曲強度和斷裂韌性測試結(jié)果表明：在制備層狀復(fù)合陶瓷時，不但要考慮基體層和界面分隔層的厚度，而且要考慮兩者的層厚比。得出最佳幾何參數(shù)為：3Al2O3·2SiO2層厚230～330μm，層厚比4.1；采用1500℃×1h×20Mpa熱壓燒結(jié)得到的材料綜合力學(xué)性能較好，彎曲強度可達172.9MPa，其斷裂韌性可達

3、4.04MPa·m1/2。與塊體莫來石陶瓷相比，在保證材料強度降低較小的情況下斷裂韌性提高了62％。 顯微觀察結(jié)果顯示：3Al2O3·2SiO2/Al2TiO5層狀復(fù)合陶瓷的宏觀結(jié)構(gòu)比較均勻，層比較平整、界限清晰、界面結(jié)合較好；Al2TiO5層對裂紋有偏轉(zhuǎn)作用，3Al2O3·2SiO2/Al2TiO5層狀陶瓷表現(xiàn)出非脆性斷裂特征。分析表明3Al2O3·2SiO2/Al2TiO5層狀復(fù)合陶瓷增韌機制主要包括裂紋偏轉(zhuǎn)、裂紋并行擴展和