Ta_2O_5 MgO对超纯Al_2O_2瓷显微结构和力学性能的影响

本文研究了少量Ta_2O_5、MgO对超纯Al_2O_3瓷的烧结及显微结构和力学性能的影响。用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)研究了试样的微观结构及断裂表面。发现少量Ta_2O_5的加入能有效地促使Al_2O_3瓷的烧结,其作用比MgO显著。空气介质中较低温度就能将加Ta_2O_5的试样烧结至98%理论密度。Ta_2O_5的加入能明显降低超纯Al_2O_3瓷的烧成温度,还使瓷件强度有所提高。比较二种添加剂对超纯Al_2O_3瓷烧结性能和显微结构的影响,笔者认为Ta_2O_5、MgO作为超纯Al_2O_3的添加剂时,各有其主要作用机埋。提出了Ta_2O_5的固溶体机理,认为Ta_2O_5主要是固溶到Al_2O_5晶格中,使晶体中产生“组成缺陷”,从而使扩散系数DV增大、烧结致密化速率加快。还发现Ta_2O_5的加入量存在最佳值。而MgO主要是富集在晶界,起抑制晶粒生长作用。在超纯Al_2O_3中同时加入适量的Ta_2O_5和MgO。充分发挥二者的主要作用机理在较低温度下就能将试样烧结至理论密度。超纯Al_2O_3瓷的强度不仅与试样的平均晶粒尺寸有关,晶粒大小分布,晶粒间堆积结构同样是影响试样强度值的灵敏因素。用扫描电镜对试样断面研究结果表明:室温下,超纯Al_2O_3瓷试样以沿晶断裂为主,随着晶粒尺寸增大,试样中的穿晶断裂量逐渐增多。穿晶断裂并不是沿某一结晶学平面发生,而是呈台阶形、螺旋形断裂。这种现象在外加0.5%Ta_2O_5的C试样中尤其明显,这可能与固溶进去的杂质的存在有关。