納米Al2O3-TiO2復(fù)相陶瓷燒結(jié)組織與性能研究.pdf

1、本文利用納米Al2O3/TiO2為陶瓷基體材料，同時(shí)加入一定量的納米ZrO2及CeO2作為添加劑，采用球磨混粉、噴霧干燥、冷等靜壓-無(wú)壓燒結(jié)等制備工藝。探索使用簡(jiǎn)單的工藝制備性能優(yōu)越且可在民用領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用的納米陶瓷的可能性。并對(duì)該納米陶瓷的燒結(jié)組織和性能進(jìn)行了研究，分析其燒結(jié)溫度與微觀組織、性能的關(guān)系，以及納米添加劑對(duì)陶瓷組織與性能的影響。
　　納米粉體采用高能球磨混粉，不但可以得到混合均勻的漿料，而且還對(duì)納米團(tuán)聚體有很好的破碎

2、作用。利用噴霧干燥法對(duì)混合漿料進(jìn)行干燥，得到了有利于成型及燒結(jié)的混合粉體。在1250℃、1350℃、1450℃和1550℃四個(gè)溫度下進(jìn)行無(wú)壓燒結(jié)。
　　陶瓷體的物相分析表明，未加入添加劑的陶瓷（AT陶瓷）在低于1450℃及1450℃燒結(jié)時(shí)物相基本沒(méi)什么變化，在1550℃燒結(jié)時(shí)，有Al2TiO5生成；對(duì)于加入添加劑的陶瓷（ATZ陶瓷），在1350℃和1450℃燒結(jié)時(shí)，發(fā)生了t-ZrO2→m-ZrO2相變，在1550℃燒結(jié)時(shí)，ZrO2

3、全部以m-ZrO2的形式存在，同時(shí)也生成了Al2TiO5。
　　陶瓷致密度測(cè)試表明，兩種陶瓷在1250℃燒結(jié)時(shí)致密度與素坯相比提高不多；在1350℃燒結(jié)時(shí)ATZ陶瓷致密度提高到了90.44％，而AT陶瓷僅為74.39%。在1450℃燒結(jié)時(shí)ATZ陶瓷已接近致密（致密度為98.28%），而AT陶瓷致密度僅為91.45%?？梢?jiàn)納米添加劑可促進(jìn)燒結(jié)，在較低的溫度下使陶瓷致密；在1550℃燒結(jié)時(shí)，由于Al2TiO5的生成，致使兩種陶瓷體的致

4、密度均有所下降。
　　陶瓷體的組織結(jié)構(gòu)分析表明，納米添加劑對(duì)晶粒有一定的抑制作用，同時(shí)對(duì)組織結(jié)構(gòu)有更大的影響。在1250℃燒結(jié)時(shí)納米晶粒大約為200nm～300nm；在1350℃燒結(jié)時(shí)晶粒尺寸大約為300nm～400nm，開(kāi)始形成了基質(zhì)顆粒，因此形成了以“晶間型”為主的“晶間/晶內(nèi)型”納米結(jié)構(gòu)；在1450℃和1550℃燒結(jié)時(shí)納米晶粒在400nm～700nm之間，此時(shí)的基質(zhì)顆粒已長(zhǎng)大到2μm～13μm，形成了以“晶內(nèi)型”為主的“晶間

5、/晶內(nèi)型”納米結(jié)構(gòu)。
　　陶瓷的性能分析表明，晶粒尺寸、組織結(jié)構(gòu)及納米添加劑對(duì)性能影響很大。在1350℃燒結(jié)時(shí)，ATZ陶瓷彎曲強(qiáng)度達(dá)到了最高值548.46MPa，比AT陶瓷提高了3.9倍。納米結(jié)構(gòu)與納米添加劑對(duì)陶瓷體的增韌是多種增韌方式共同存在的。對(duì)于1350℃燒結(jié)的ATZ陶瓷，其增韌機(jī)理為相變?cè)鲰g和納米顆粒增韌；對(duì)于1450℃的ATZ陶瓷燒結(jié)體，增韌機(jī)理主要為納米顆粒增韌、微裂紋增韌和裂紋的偏析增韌。ATZ陶瓷體在1450℃燒結(jié)