晶须增韧陶瓷刀具技术

陶瓷刀具材料能否大量应用，关键在于不断改善和提高其韧性或执弯强度。改善陶瓷刀具材料的韧性大致有3种方法：即相变增韧，弥散强化，晶须增韧。前两种是～般传统的方法，技术较成熟，后一种晶须增韧方法，是本世纪80年代末至观年代初才发展起来的，属国际最新技术。本文简介     

晶须增韧陶瓷基复合材料的设计与制备

介绍了晶须增韧陶瓷基复合材料的设计准则与制备工艺，指出晶须增韧陶瓷基复合材料的设计准则是要处理好晶须与基体在化学物理性质上的相互匹配；其制工艺的关键，是处理好晶须在基体中的均匀分散，材料的致密化以及晶须／基体的界面结合。     

晶须增韧陶瓷刀具评述

文中对晶须增韧陶瓷刀具的晶须种类和添加形式、晶须特征,刀具材料的种类、特性和国内外晶须增韧陶瓷刀具的性能对比等作了介绍。     

Al_2O_3－SiC_w复合陶瓷的显微结构与增韧机理

用扫描和透射电镜研究了Ａｌ２Ｏ３－２４．８％ＳｉＣｗ复合陶瓷材料的成分与显微组织结构。结果表明，颗粒状的Ａｌ２Ｏ３和ＳｉＣ晶须两种结构相互穿插，各相结合致密，晶须取向随机分布，其结构为１５Ｒ型，基体为六方晶型的α－Ａｌ２Ｏ３。某些晶须内部存有位错、孪晶或层错亚结构。该陶瓷的维氏硬度值为２４０２ＨＶ，断裂韧性ＫＩＣ为７．８９ＭＰａ·ｍ１／２。材料的良好韧性主要是晶须拔出和裂纹偏转效应共同作用的结果。     

ZrO2/Al203陶瓷刀具材料的增韧补强机理分析

分析了Zr02／Al203的增韧补强机理，ZrO2的相变增韧主要是由应力诱导相变、微裂纹和残余应力增韧综合作用实现的。研究表明，Al203颗粒对3Y—PSZ有增韧和补强的双重作用，并从热膨胀系数和弹性模量两方面分别对增韧和补强作用进行了理论分析。证实了相变增韧和颗粒弥散增韧的协同效应。     

Y2O3加入量对SiCw／ZrO2（Y2O3）复合材料力学性能的影响

采用热压法制备出２０Ｖｏｌ％ＳｉＣ晶须增强的具有不同Ｙ２Ｏ３含量的ＺｒＯ２基复合材料。试验结果表明,含有２ｍｏｌ％Ｙ２Ｏ３的ＳｉＣｗ／ＺｒＯ２（Ｙ２Ｏ３）复合在断过程中有２９％和ｔ－ｍ相变增量,由于ＺｒＯ２相变与ＳｉＣ晶须的共同补强增韧,能获得较佳的力学性能。晶须增韧机制为晶须拔出,晶须桥接与裂纹偏转 。     

Y—TZP增韧Al2O3—TiC陶瓷复合材料的研究

热压烧结制备了Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＣ／Ｙ－ＴＺＰ陶瓷复合材料，研究了Ｙ－ＴＺＰ含量对该材料的组织结构、力学性能和耐磨性能的影响。随Ｙ－ＴＺＰ含量增加，复合材料的耐磨性提高，弯曲强度σｆ和断裂韧性ＫＩＣ均比Ａｌ２Ｏ－ＴｉＣ提高１倍，分别达到１０５４ＭＰａ和１１．６５ＭＰａ·ｍ＾１／２。试验结果表明，Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＣ／Ｙ－ＴＺＰ复合材料的强韧化机理主要为Ｙ－ＴＺＰ的应力诱发ＺｒＯ２相应增韧、裂纹偏转和晶     

晶须增韧陶瓷刀具材料微观组织的三维蒙特卡洛模拟

建立了晶须增韧陶瓷刀具材料的微观组织蒙特卡洛波茨模拟模型,模拟研究了晶须增韧陶瓷刀具材料的微观组织演变过程,分析了晶须分布状态、体积含量对微观组织演变行为的影响。结果表明:当晶须体积含量、长度及直径一定时,呈三方向分布的晶须对基体晶粒生长的抑制作用最强,两方向分布的晶须次之,单方向分布的晶须对基体晶粒的抑制作用最弱;当晶须长度和直径一定时,晶须对基体晶粒生长的抑制作用随着晶须体积含量的增加而增强。     

(LaNbO4+ZrO2)/MoSi2 复合陶瓷的显微组织及韧化机理

利用热压法制备了(LaNbO4 ZrO2)/MoSi2复合陶瓷材料,通过扫描电镜、图像分析仪、X射线衍射仪分析了其显微组织、物相和断裂特征,测算了其显微硬度、晶粒尺寸、孔隙率和断裂韧度.结果表明:该复合材料与单相MoSi2相比,其晶粒明显细化,致密性很好,硬度值略有增大;LaNbO4、ZrO2颗粒的协同复合作用引起断裂机制由穿晶断裂为主向沿晶断裂为主转变,使复合材料的韧性显著提高,这主要与晶粒细化、致密性提高、ZrO2纳米颗粒的相变增韧、裂纹偏转、微裂纹区增韧以及LaNbO4应力激发的畴结构切换增韧机制有关.     

纳米氧化锆增韧氧化铝基陶瓷刀具材料的研究

利用纳米氧化锆的相变增韧和纳米颗粒的增韧作用,提高了氧化铝基体的综合力学性能。在氧化铝基体中添加不同含量的纳米3Y-ZrO2,纳米ZrO2含量为15wt%的A15Z材料综合力学性能达到最好(抗弯强度766.74MPa、断裂韧度6.13MPa·m1/2、维氏硬度18.32GPa),表明添加纳米氧化锆的复合刀具材料的力学性能远远超过单相氧化铝材料。     

ZrO_2/Al_2O_3陶瓷刀具材料的增韧补强机理分析

分析了ZrO_2/Al_2O_3的增韧补强机理,ZrO2的相变增韧主要是由应力诱导相变、微裂纹和残余应力增韧综合作用实现的。研究表明,Al2O3颗粒对3Y-PSZ有增韧和补强的双重作用,并从热膨胀系数和弹性模量两方面分别对增韧和补强作用进行了理论分析。证实了相变增韧和颗粒弥散增韧的协同效应。     

MoSi2基复合材料的制备及其强韧化机理

采用真空热压烧结技术制备了多种MoSi2基复合材料,研究了强韧相对复合材料组织与性能的影响,并对其复合强韧化机理进行了探讨.结果表明:强韧相的加入均能不同程度地提高MoSi2的强韧性,其强韧化效果取决于强韧相的数量、种类和含量,数量以两相为宜;其中两相强韧化5%SiC+5%Nb/MoSi2 复合材料的性能较优,其显微硬...     

ZrO2对陶瓷结合剂CBN磨具性能的影响

陶瓷结合剂立方氮化硼磨具具有高耐磨性、高切削效率、高耐热性、良好的自锐性以及较长的使用寿命。本文以Na2O-Al2O3-B2O3-SiO2基础玻璃加入ZrO2来制备陶瓷结合剂,研究ZrO2加入量对立方氮化硼磨具性能的影响。结果表明:随着ZrO2含量的增加,结合剂的耐火度提高,高温流动性变差,且ZrO2能够促进玻璃相析晶;当ZrO2的含量为1%时,磨具试条的硬度达到HRB110.6,抗弯强度为68.23MPa,提高了27.9%,同时耐磨性急剧提高,磨耗比提高119%。     

HAP/SiCw复合生物陶瓷材料的超声波加工

研究了用超声波加工技术对HAP/SiC复合生物陶瓷材料进行加工时晶须取向对加工机理、材料去除率和加工表面粗糙度的影响。研究结果表明材料去除率和加工表面粗糙度随晶须方向角的增大而增大。在相同的加工条件下 ,材料的断裂韧性越高 ,其MMR越小。该研究为HAP/SiCw复合生物陶瓷材料的超声波加工提供了工艺依据     

Al2O3／TiB2／SiCW三元复合陶瓷材料的高温摩擦磨损特性研究

研究Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＢ２／ＳｉＣＷ三元复合陶瓷材料与硬质合金往复滑动摩擦时，在不同气氛和温度条件下的摩擦磨损特性。结果表明，随温度和气氛不同材料的摩擦系数有着不贩变化规律。在高温空气空气气氛中摩擦时，ＳｉＣ晶须氧化生成的表面氧化膜可起到固体润滑剂的作用，能降低摩擦系数。由于ＳｉＣ晶须的氧化使得材料表面晶须的增韧补强作用削弱，因而加速了材料的磨损。通入氮气有利于减轻ＳｉＣ晶须的氧化，但由于硬质合金中     

纳米陶瓷刀具材料的研究现状

纳米陶瓷材料由于第二相颗粒的加入，使材料的许多性能与一般的陶瓷材料相比产生了很大的变化。通过比较A12O3基系统和Si3N4基系统这两种主要的纳米结构陶瓷材料，从不同的角度讨论了纳米陶瓷刀具材料显微结构的变化和力学性能的提高，并就目前关于纳米陶瓷刀具材料增韧补强机理的模型进行了比较，最后给出了纳米陶瓷刀具材料的研究现状。     

ZrO_2含量对超重力下燃烧合成快速凝固Al_2O_3/ZrO_2(4Y)复合陶瓷的影响

采用超重力下燃烧合成技术,以快速凝固方式制备了Al2O3/ZrO2(4Y)复合陶瓷,用XRD、SEM与EDS等研究了ZrO2含量对复合陶瓷显微结构和性能的影响。结果表明:当复合陶瓷中ZrO2质量分数在34.1%~46.4%时,复合陶瓷的显微结构主要为棒晶;当质量分数为49.6%~53.7%时,其显微结构主要为形状不规则的ZrO2球晶;随着ZrO2含量的增加,复合陶瓷的相对密度逐渐降低(最高可达94.3%),而硬度和断裂韧度均呈先增高后降低的趋势,当ZrO2质量分数为42.6%时,硬度和断裂韧度均达到最高值,分别为13.1 GPa和13.5 MPa.m1/2。     

钴包覆纳米Al2O3/TiCp复相陶瓷的力学性能及其增韧机制

利用钴包覆的纳米Al2O3和TiC粉料采用热压烧结法制备了抗弯强度为782MPa、断裂韧度为7.81MPa·m 1/2的复相陶瓷材料,并建立了该种材料的显微结构示意图,从界面的角度分析了力学性能提高的原因.观察材料的断口形貌发现形成了晶内型结构,并观察到了裂纹的扩展路径以及裂纹的分叉、偏转、桥联等现象.