ZrO2—Al2O3系列材质的研制与新产品开发

探讨了不同Ａｌ２Ｏ３／ＺｒＯ２比对锆基瓷材质性能的决定作用，研究了不同的添加相对瓷质性能的调整作用，指出了制备工艺中值得注意的几个问题。在此基础上尝试了锆基陶瓷刀具和陶瓷结构件产品的研制工作。     

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。     

Al_2O_3-TiB_2 刀具的磨损特性

对ＴｉＢ２颗粒增强Ａｌ２Ｏ３刀具在车削正火态、调质态４５＃钢和球墨铸铁齿轮坯时的刀具磨损性能、磨损机理进行了研究，并与硬质合金刀具的耐磨性能进行了对比。结果表明：Ａｌ２Ｏ３┐ＴｉＢ２陶瓷刀具具有良好的耐磨性能。刀具磨损主要以脆性剥离为主，同时存在着犁耕和塑性流变过程，陶瓷刀具表面形成的粘结层结构疏松，与基体结合力较弱，较易脱落，不易形成粘结磨损。     

ZrO_2-Al_2O_3质陶瓷轧辊材料性能的研究

以氧氯化锆、氯化钇和氯化铝为原料，采用化学共沉淀法制备高纯超细的ZrO2-Al2O3微粉。选用无压烧结制出ZrO2-Al2O3陶瓷。分析了Al2O3掺杂量对ZrO2陶瓷的抗弯强度、断裂韧性、维氏硬度和弹性模量等性能的影响。     

SiC晶须补强Al_2O_3及Al_2O_3＋ZrO_2陶瓷基复合材料的力学性能

研究了ＳｉＣ晶须（ＳＩＣＷ）含量对热压烧结Ａ１_２Ｏ_３＋ＳＩＣＷ（ＡＳ）及Ａｌ_２Ｏ_３＋２０ｖｏｌ％ＺｒＯ_２－２ｍｏｌ％Ｙ_２Ｏ_３＋ＳＩＣＷ（ＡＺＳ）陶瓷基复合材料力学性能的影响。结果表明：复合材料的抗弯强度和断裂韧度均随ＳＩＣＷ含量的增加（从０～３０ｖｏｌ％）而提高，但在ＡＺＳ复合材料中，当ＳＩＣＷ含量大于２０ｖｏｌ％时，反而导致抗弯强度下降。加入２０ｖｏｌ％ＺｒＯ_２－２ｍｏｌ％Ｙ_２Ｏ_３颗粒可使ＡＳ复合材料力学性能进一步改善，ＡＺＳ复合材料的抗弯强度和断裂韧度均高于相同晶须含量的ＡＳ复合材料，ＳＩＣＷ增韧和ＺｒＯ_２相变增韧的作用对Ａｌ_２Ｏ_３陶瓷断裂韧度的贡献具有良好的叠加性，但ＳＩＣＷ对Ａｌ_２Ｏ_３陶瓷的强化效果大于对Ａｌ_２Ｏ_３＋２０ｖｏｌ％ＺｒＯ_２－２ｍｏｌ％Ｙ_２Ｏ_３陶瓷。     

Al_2O_3-TiB_2陶瓷刀具材料的特性及其应用

Al_2O_3-TiB_2陶瓷刀具材料具有一系列优异性能,其硬度、韧性、导热性和耐磨性等均优于目前正在广泛使用的Al_2O_3-TiC、Al_2O_3-TiN陶瓷刀具材料。本文概述了这种陶瓷刀具材料的特性和应用情况;并对山东工业大学研制成功的牌号为LP1的Al_2O_3-TiB_2陶瓷刀具材料做了介绍。     

Al_2O_3-20%TiB_2/Al_2O_3-20%TiC对称型叠层陶瓷刀具的切削性能

以Al2O3为基体,以TiB2和TiC为增强相,通过粉末叠层以及热压烧结工艺制备了Al2O3-20%TiB2/Al2O3-20%TiC对称型叠层陶瓷刀具材料,对其抗弯强度与断裂韧度进行了测试,采用该材料刀具对淬火45钢进行高速切削试验,并与Al2O3-20%TiC陶瓷刀具的切削性能进行了对比。结果表明:对称型叠层陶瓷刀具材料的抗弯强度和断裂韧度分别为651 MPa和4.59 MPa·m1/2,比Al2O3-20%TiC陶瓷的分别提高了11 MPa和0.59 MPa·m1/2;对称型叠层陶瓷刀具的切削力和磨损均较小,切削性能明显优于Al2O3-20%TiC陶瓷刀具的。     

表面微织构Al_2O_3-TiC陶瓷刀具的切削性能研究

研究了不同形状和不同结构尺寸的表面微织构陶瓷刀具切削45#淬火钢后,陶瓷刀具的前刀面月牙洼磨损形貌和后刀面磨损量,进而分析表面微织构对陶瓷刀具的作用机理和不同表面微织构的影响。其中,分别针对无微织构和三种不同形状,不同深度、宽度和间距的表面微织构陶瓷刀具做了单因素切削实验。实验结果表明,具有表面微织构的陶瓷刀具切削性能优于无微织构陶瓷刀具,过大的深度、宽度和间距反而不利于刀具前刀面的减摩。刀具表面微织构深度为10μm、宽度为25μm、间距为50μm时,与切削刃平行的横向微织构陶瓷刀具的切削性能最好,即该表面微织构的减摩效果最明显。     

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。     

气－固反应制备超细Al_2O_3陶瓷粉

用固定床研究铵明矾的氨分解过程的动力学行为，变量包括气流速度、颗粒尺寸和温度，讨论过程的控制步骤，寻找该反应的动力学模型，并对模型参数进行估算，进而求得该反应的表观反应速率常数和表观活化能。提出了一种能适用于工业生产的气一固反应装置，可达到连续操作，减少外扩散传质阻力，增大气团接触面积，减少床层内物料的温差，使反应均匀，颗粒直径均匀的要求。     

微织构Al_2O_3-TiC陶瓷刀具切削性能仿真研究

前刀面有微织构的刀具与无织构刀具的切削性能不同。为了研究Al_2O_3-Ti C陶瓷刀具前刀面凹坑微织构分布对刀具切削性能的影响,使用ABAQUS对陶瓷刀具进行三维建模,将模型导入有限元分析软件Advantedge中,在相同条件下,对无微织构和有微织构刀具进行三维切削仿真,对比其切削力、切削温度及应力分布,结果表明,具有特定凹坑微织构参数的Al_2O_3-Ti C刀具在切削过程中可降低切削力,改善温度和应力分布。     

等离子喷涂Al_2O_3/ZrO_2涂层耐磨性能研究

采用溶胶-凝胶方法将微米级颗粒团聚成含纳米粒子的颗粒,利用等离子喷涂技术制备出了含有纳米结构的A1_2O_3/ZrO_2涂层,并在MM—200摩擦磨损试验机上进行了干摩擦试验,对纳米结构涂层和常规涂层的耐磨损性能进行了对比。通过对磨损后的磨痕形貌分析可知,纳米涂层的耐磨损性能明显好于传统陶瓷涂层。传统涂层的磨损机理主要是微裂纹和颗粒的剥落,而相同条件下纳米涂层则由于涂层韧性的提高,几乎不存在微裂纹,因而涂层具有较高的耐磨性。     

Al_2O_3+ZrO_2陶瓷与304不锈钢的焊接研究

氧化铝陶瓷是一种最常见的结构陶瓷,对其焊接进行研究具有极其重要的意义。使用商业焊料Ag-Cu-Ti焊接氧化铝陶瓷与304不锈钢,由于焊料和陶瓷材料之间热膨胀系数存在较大差异,连接接头处会有很高的残余应力。现研究在氧化铝陶瓷中添加氧化锆作为第二相,来提高陶瓷的热膨胀系数,缓解接头内的残余应力。氧化锆陶瓷的热膨胀系数(11.4×10~(-6)/℃)介于氧化铝陶瓷(8.5×10-6/℃)和Ag-Cu-Ti焊料(18×10~(-6)/℃)之间。研究发现,复合氧化铝陶瓷与304不锈钢连接,随着添加氧化锆的含量增加(0~30 vol%),接头的力学性能先增加后降低,氧化锆含量为20 vol%的复合氧化铝陶瓷在焊接温度为900℃、保温时间为5 min时,接头剪切强度最高,为194 MPa。     

层状Al_2O_3/WC陶瓷刀具材料素坯的制备机理

针对现有层状陶瓷刀具材料素坯制备方法仍存在制备效率低、层厚难以控制等问题,提出雾化-喷覆液膜-干燥法制备层状陶瓷刀具材料素坯的新工艺,并运用雾化-喷覆液膜-干燥法制备了层状Al_2O_3/WC陶瓷刀具材料素坯,研究了Al_2O_3、WC纳米粉末与无水乙醇的配比对雾化效果和干燥时间的影响,干燥温度对干燥时间的影响,并分析了不同干燥温度下素坯材料层表面形貌。结果表明:当Al_2O_3、WC粉末与无水乙醇的配比为1:25及干燥温度为90℃时,可获得高质量的陶瓷素坯,并可提高素坯的制备效率。     

Al_2O_3+TiC+Si_3N_4陶瓷刀具材料的切削性能试验

本文概述了陶瓷刀具材料的类型,并通过对新陶瓷刀具材料Al_2O_3+TiC+Si_3N_4的切削试验表明,其切削性能介于Al_2O_3+TiC与Si_3N_4二者之间,但成本较低,对工件材料适应性较强,是一种有开发及使用价值的新陶瓷刀具材料。     

Al_2O_3Cu-Ti-Zr/Nb钎焊研究

使用Cu Ti Zr钎料对Al2 O3 Nb进行了钎焊试验。通过扫描电镜、能谱、X射线衍射分析了界面形貌、元素分布 ,并对反应相进行了判定。Cu70 Ti2 5 Zr5 钎料在 12 93K、10min条件下界面产生了 3种新相 :Cu2 Ti4O、Ti固溶体、CuTi,界面结构为Al2 O3 Cu2 Ti4O Ti固溶体 CuTi Cu固溶体 +CuTi。采用拉剪试验评定了强度 ,结果证实12 93K、10min ,使用Cu70 Ti2 5 Zr5 钎料的接头强度最高达到 16 2MPa ,增加或减少Ti的质量分数以及改变保温时间都会使接头抗剪强度下降。     

磁力磨削Al_2O_3-TiO_2陶瓷涂层试验

采用磁力研磨技术进行Al_2O_3-TiO_2陶瓷涂层的精密加工,设计了平面陶瓷研磨的试验装置,通过研究磨粒粒度等参数对表面粗糙度的影响规律,得出精密加工的最优参数。     

超声研磨Al_2O_3工程陶瓷工艺参数研究

通过不同振动模式下的Al2O3工程陶瓷普通研磨与超声研磨压力对比分析,得出超声研磨时单颗磨粒的受力大小及受力方向,并通过试验研究了各工艺参数对研磨压力的影响规律。结果表明,超声研磨压力小于普通研磨,且不同工艺参数下的轴向研磨压力要小于切向研磨;随着各工艺参数的变化,普通研磨压力与超声研磨压力的变化规律基本相同,过大或过小的工艺参数均不能得到较小的研磨压力;超声振动研磨是适合工程陶瓷等硬脆材料的一种高效加工方法。     

Al_2O_3基陶瓷拉丝模材料的摩擦磨损性能

采用热压法制备出三种Al2O3基复合陶瓷材料,用于陶瓷拉丝模的制作。计算出拉丝模在拉拔加工中的应力分布,指出拉丝模应力最大和磨损最严重的区域。陶瓷拉丝模的摩擦磨损特性是影响拉丝模工作寿命的主要原因,因此在MRH-3高速环块磨损试验机上对Al2O3基复合陶瓷材料摩擦磨损行为及其磨损机理作了试验研究。测试出Al2O3基复合陶瓷材料在不同转速和载荷下,摩擦因数和磨损率的变化规律。通过扫描电镜观测其磨损区微观形貌,分析其滑动摩擦的微观机理为机械磨损耕犁、粘着和脆性微脱落。结果表明,这三种Al2O3基复合陶瓷拉丝模材料具有较高抗弯强度和断裂韧度。Al2O3基复合陶瓷材料的磨损机理主要是脆性脱落和耕犁,具有良好的耐磨性,是制备拉丝模的优良材料。     

Li_2O－Al_2O_3－SiO_2微晶玻璃的烧结特性与性能

研究了热压烧结的ＬＡＳ微晶玻璃的化学成分、热压制度和热处理对材料致密度、析晶性能、力学性能及热膨胀系数的影响。结果表明，加热速度对材料致密化过程有重要的影响，快速升温有利于致密度的提高；热压态材料以卜β－锂辉石为主晶相，当Ｌｉ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３＜１时，析晶量随Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２减小而降低，而当Ｌｉ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３＜０．２时，析晶量又有所回升；材料的力学性能取决于致密度和析晶程度，随致密度和析晶度的增大而提高；热膨胀系数则主要取决于析晶度，随析晶度的增大而降低，１１００℃热处理增加了析晶度，降低了热膨胀系数。