氧化铝/莫来石复合陶瓷断裂行为研究

用X射线衍射方法测定了氧化铝/莫来石复合陶瓷的残余应力,并通过计算加以验证。在莫来石含量比较小的情况下,氧化铝/莫来石复合陶瓷基体拉应力与莫来石体积含量成线性关系。通过模型分析了氧化铝基体和莫来石颗粒的应力状态及其对裂纹扩展的影响。由莫来石颗粒引入的基体拉应力使裂纹倾向于向晶内扩展。观察了氧化铝/莫来石复合陶瓷断裂方式的转变,计算了穿晶断裂比率与基体应力的关系,进而建立了莫来石含量、基体应力、穿晶断裂比率三者的对应关系。这为复合陶瓷材料的制备和性能分析提供了可靠基础。     

Al2O3在莫来石中固溶对ZTM/Al2O3陶瓷结构与性能的影响

研究了加入氧化铝对ZTM陶瓷结构和性能的影响.发现在烧结过程,氧化铝可固溶于莫来石颗粒形成富铝型柱状莫来石,并因其产生的体积膨胀增强了基质对氧化锆颗粒的约束,使材料中的四方氧化锆相对含量增加,其强韧化效果进一步发挥,明显改善了材料的力学性能.     

Al2O3对ZTM陶瓷结构与性能的影响

本文研究了氧化铝对ZTM陶瓷结构和性能的影响.发现在烧结过程中,氧化铝可固溶于莫来石颗粒形成富铝型柱状莫来石,产生的体积膨胀增强了基质对氧化锆颗粒的约束,使材料中的四方氧化锆相对含量增加,其强韧化效果进一步发挥,明显改善了材料的力学性能.     

ZrO2纳米颗粒的添加对ZrO2/HA复合陶瓷物相和力学性能的影响

将液相掺杂CeO2和Fe2O3的钇稳定四方ZrO2纳米粉作为着色剂添加到微米ZrO2/HA体系中,1400℃烧结制备了ZrO2/HA纳米复合陶瓷.利用X射线衍射分析了复合陶瓷的物相组成;三点弯曲法、单边切口梁法及压痕法测试了陶瓷的力学性能;讨论了纳米氧化锆的添加对复合陶瓷力学性能及物相组成的影响,分析纳米氧化锆导致复合陶瓷力学性能改变的原因.根据复合陶瓷断裂前后单斜相氧化锆的含量变化,证实氧化锆纳米粉的添加不仅有利于复合陶瓷中四方相氧化锆的稳定存在,而且可以提高基体相变四方相氧化锆的含量,相变增韧作用加强.力学性能测试结果显示:体系中适量纳米氧化锆的存在可以提高材料的抗弯强度和断裂韧性20%以上,密度和硬度少量增加,但由于没有新物相引入,对弹性模量未造成影响.     

多晶氧化铝纤维对莫来石—氧化锆陶瓷材料的增强研究

以电熔莫来石、半稳定氧化锆和α-氧化铝微粉为主要原料,制备莫来石—氧化锆陶瓷材料。在材料中分别外加了（V%）0、5%、10%、15%和20%的多晶氧化铝纤维,并将试样在1500℃保温3h烧成,制备出氧化铝纤维增韧的莫来石—氧化锆复相陶瓷。研究了氧化铝纤维对试样的加热线收缩率、常温耐压强度、常温抗折强度和热震稳定性的影响。结果表明：加入适量的多晶氧化铝纤维能够显著降低莫来石—氧化锆复相陶瓷的加热线收缩率,大幅度提高其常温抗折强度和热震稳定性,而常温耐压强度只有轻微下降。     

莫来石涂层对氧化铝基体力学性能的影响

陶瓷材料的预应力增强已经被证明有效，但是这种表面预应力对其他力学性能的影响如何仍不明晰，本工作将探讨表面残余压应力对复合构件的综合力学性能的影响，包括弯曲强度、弹性模量、断裂韧性、硬度以及损伤容限。为了实现表层压应力以及相适配的界面剪切应力，按质量分数比1∶1将莫来石和氧化铝混合磨成浆料涂覆在预烧后的氧化铝基体上，经无压烧结后，涂层与基体紧密结合，随着温度下降，2种材料不同的收缩率和界面约束形成表层残余压应力，从而实现氧化铝复合陶瓷的预应力强化，进而测试了该材料的各项力学性能。结果表明：预应力涂层有效提高了基体材料的弯曲强度，提高了38.9%；断裂韧性提高了36.5%，弹性模量稍降、硬度下降代表了涂层材料的性能。通过这些力学参数，计算得到复合氧化铝陶瓷的损伤容限从0.389 4 m^1/2提升至0.452 7 m^1/2，提高了16.26%。     

利用铝热还原金属铬炉渣制备彩色氧化锆陶瓷

为提升氧化锆陶瓷的使用性能,采用氧化钇稳定的四方氧化锆为基体（yttria stabilized tetragonal zirconia,3Y-TZP）,将铝热法生产金属铬所得炉渣（铝铬渣）按照不同比例（质量分数为5%~15%）加入,利用无压烧结在1 400 ℃保温2 h制备出彩色氧化锆陶瓷。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、显微硬度计及万能材料试验机测试了试样的物相、显微结构及力学性能。结果表明：掺杂铝铬渣可以制备出粉红色系氧化锆复合陶瓷,其物相主要为四方氧化锆、单斜氧化锆和含铬的氧化铝,并且铝铬渣的加入促使更多的四方氧化锆保留到室温。铝铬渣的加入不利于试样的烧结致密性,随着其含量增加复合陶瓷烧结后的体积收缩率降低,基体内出现部分孔隙。但是,铝铬渣的加入提升了试样的力学性能,当其加入量为5%（质量分数）时,氧化锆复合陶瓷的显微硬度和抗折强度均达到最大值,分别为1 755.3 HV和421.3 MPa。     

添加稀土氧化物对氧化铝复相陶瓷性能的影响

采用复合烧结助剂降低氧化铝复合陶瓷（zironia-toughened aluminum,ZTA)烧结温度并保持优良力学性能，着重就不同稀土氧化物对材料烧结性，力学性能和显著结构的影响进行了研究，复合添加剂促进了ZTA陶瓷的烧结，但不同添加剂对材料力学性能产生了不同影响，含Y2O3添加剂因生成富钇晶界相而使材料的强度受到损害，而含La2O3和／或CeO2添加剂使材料力学性能获得提高，在1400－1450℃烧结强度超过500MPa，断裂韧性达6．5MPa.m^1/2以上，该ZTA陶瓷断裂路径曲折，裂纹出现架桥，分叉等现象，使断裂能提高。     

莫来石及多孔莫来石的研究和应用

高温性能稳定,抗热震性能好的莫来石是一种重要的工程陶瓷材料。概述了莫来石的结构、性能,以及在工业上的应用,并对多孔莫来石陶瓷的研究进展和应用进行了介绍。针对莫来石室温力学性能较差的缺陷,讨论了氧化锆和颗粒增韧莫来石的方法。最后,对多孔ZTM陶瓷发展前景进行了展望。     

莫来石-氧化锆复合材料中氧化锆的强韧化机理

研究了莫来石-氧化锆复合陶瓷。用湿化学法制备的纯荚来石其常温抗弯强度和断裂韧性较低,σ_f=236MPa,K_(Ic)=2.5MPa·m~(1/2),而莫来石-氧化锆复合陶瓷的常温强度和韧性大大提高,σ_f=612 MPa,K_(Ic)=5.1MPa·m~(1/2)。研究结果表明:氧化锆的强韧化机理是微应力场作用、应力诱导相变增韧及第二相粒子强化。