ZrSiO4/Al2O3烧结氧化铝-莫来石复相陶瓷微观结构的研究

将氧化铝和锆英石混合物试样分别在1350℃、1550℃下烧成，结果发现在1350℃烧成、保温3h的样品中有莫来石生成，而在1550℃烧成、保温3h的情况下却未发现莫来石生成，本文对此作了分析和探讨。关键词：氧化铝一莫来石，复相陶瓷，微观结构。     

SiCw/3Y-TZP/ZrSiO4复相陶瓷的力学性能

在考查ＳｉＣｗ－ＴＺＰ各自对锆英石陶瓷的强化增韧领航物基础上,研究了二者对锆英陶瓷的协同补强增韧行为。结果发现：在补强剂引入量相同的情况下,ＳｉＣ晶须和３Ｙ－ＴＺＰ同时引入产生的增韧效果明显高于二者单独引入锆英石基体所产生的增韧效果之和,表明在锆英石英基体中ＳｉＣ晶须和３Ｙ－ＴＺＰ的增韧行为具有协同效果。在采用ＸＲＤ,ＴＥＭ和ＳＥＭ等手段对复相材料的相组成和显微结构进行研究和观察的基础上提出：二者     

无压烧结Al2O3/ZrSiO4复相陶瓷的研究

以Al2O3颗粒为增强体,MgO-Y2O3为烧结助剂,采用无压烧结方法,在组分优化的基础上,制备的锆英石基复相陶瓷室温抗弯强度和断裂韧性分别可达371 MPa和3.4 MPa·m1/2;采用XRD、SEM分析样品的相组成和显微结构,结果显示:确定ZrSiO4为主要晶相,另外还有少量Al2O3和ZrO2的存在;确定复相陶瓷的强韧化是由Al2O3颗粒引发的裂纹偏转、微裂纹增韧和由ZrSiO4分解而来的ZrO2相变增韧共同作用而实现的,断裂方式主要为穿晶断裂.     

Al2O3/LiTaO3陶瓷复合材料的制备与力学性能

采用氮气保护热压烧结工艺制备Al2O3/LiTaO3(简称ALT)陶瓷复合材料，系统研究了其微观组织和力学性能。ALT陶瓷复合材料的相对密度比烧结纯LiTaO3陶瓷的高得多，表明Al2O3起到烧结助剂的作用。TEM观察表明，Al2O3p分布均匀，两者结合紧密，界面上有非常微量的分解物。ALT陶瓷复合材料的力学性能均随Al2O3p含量的增加而提高，Al2O3p的体积分数为40％时，其各项力学性能都是最高。     

添加ZrO2对Al2O—SiC系复相陶瓷力学性能的影响

通过ZrO2强化增韧Al2O3-SiC系陶瓷，其复合材料的力学性能在一定程度上获得改善。ZrO2外加含量在0－40wt%范围内，复相陶瓷的断裂韧性保持上升，而其硬度则呈下降的趋势。少量添加ZrO2(≤10wt%)时，其强度得到提高，当ZrO2含量为10wt%左右，强度达到最大值；超过该含量后强度迅速下降。研究结果表明，复相陶瓷力学性能与瓷体中的二相粒子的相变增韧和热应力共配有关。X射线衍射分析研究表明，随着ZrO2含量增加，材料断口相变量增大，断裂韧性也相应提高，确是ZAS（ZrO2增韧Al2O3-SiC)复相材料中ZrO2(t)→ZrO(m)相变增韧起主要作用。当ZrO2添加含量增加时，二相粒子与基体热膨胀系数不匹配，而在复合材料中产生内应力导致瓷体强度降低，研究还表明10wt%ZrO2增韧Al2O3-SiC陶瓷是一种较佳的高温耐磨材料。     

ZrO2/Al2O3复相陶瓷的制备及性能研究

本文以工业用ZrO2和α-Al2O3微粉为原料,通过干压成型和常压烧结工艺制备ZrO2/Al2O3复相陶瓷.通过检测复相陶瓷的体积密度、显气孔率、常温抗折强度、烧后线变化率和热震稳定性,研究不同α-Al2O3微粉加入量及添加剂Y2O3对ZrO2/Al2O3复相陶瓷烧结性能、常温强度、热震稳定性及微观结构的影响,并通过SEM方法对烧后试样的微观结构进行表征.结果表明:系统配料中加入Al2O3会降低ZrO2/Al2O3复相陶瓷的致密度,常温强度随着Al2O3加入量增大而呈现先增大后减小趋势,然而热震稳定性有一定程度改善.Y2O3作为一种助烧剂可以促进ZrO2/Al2O3复相陶瓷结构内晶粒长大,加入Y2O3有利于增强复相陶瓷的烧结性.     

Al2O3陶瓷的动态力学性能研究

本文采用ＳＨＰＢ装置对９５瓷、９７瓷和９９瓷的动态力学性能进行实验研究。结果表明Ａｌ２Ｏ３陶瓷在高冲击载荷下其抗压强度增高,其增加幅度随Ａｌ２Ｏ３含量增加而加大,并分析了机理。     

ZrO2含量对Al2O3/ZrO2复相陶瓷微观结构和力学性能的影响

本研究以耐磨结构陶瓷的应用为目标,研究了Al2O3-ZrO2复相陶瓷中加入不同的ZrO2陶瓷材料对微观结构及其力学性能的影响,分析了ZrO2在复相陶瓷中所起的作用.结果表明:随ZrO2含量的增加,在相同烧结温度下,晶粒变小,材料的力学性能提高.当ZrO2加入量为55％时,复相材料的抗折强度503MPa,断裂韧性12.80 MPa·m1/2,密度4.88 g·cm-3,硬度(HV)为1432 kg ·mm-2.探讨了Al2O3/ZrO2复相陶瓷的增韧机理.     

氧化钇添加剂对SiC（W）／ZrSiO4复相陶瓷制备和力学性能的影响

本工作研究了Ｙ２Ｏ３添加剂对ＳｉＣ（ｗ）／ＺｒＳｉＯ４复相陶瓷的制备及力学性能的影响,结果发现：Ｙ２Ｏ３的适量引入能大大促进热压制行过程中该复相陶瓷的致密化进程,提高复相锦瓷的相对密度,同时,复合陶瓷的力学性能也得到相应的提高。显微结构的研究表明：Ｙ２Ｏ３与体系中的其它杂质氧化物在烧结过程中形成少量低共熔液相有利于复相陶瓷的致密化,复相陶瓷断裂过程中晶须拔出晶须同其体间的界面解离亦明显增加。     

Cr2O3添加对ZTA复相陶瓷显微结构和力学性能的影响

采用无压烧结制备ZTA复相陶瓷,探究Cr2O3的添加对ZTA复相陶瓷显微组织和力学性能的影响.结果表明:Cr2O3会促进Al2O3晶粒的生长,并出现长条状Al2O3晶粒;随着Cr2O3的增加,复相陶瓷的密度、硬度、断裂韧性均呈现先增大后减小趋势.在Cr2O3添加量为0.6％时具有最佳性能,但过多的Cr2O3会使陶瓷内部...     

激光近净成形Al_2O_3–YAG复合陶瓷薄壁件微观组织与力学性能分析

采用同轴输送Al2O3–Y2O3粉末激光近净成形方法进行复合陶瓷薄壁件成形实验,使用扫描电子显微镜,X射线衍射及电子探针显微分析仪对成形薄壁样件微观组织、物相组成及元素含量进行检测,通过压痕法测量样件显微硬度与断裂韧性。结果表明:同轴输送Al2O3–Y2O3粉末激光近净成形可得到Al2O3–YAG复合陶瓷件,主要由α-Al2O3和YAG两相组成,但同时存少量亚稳态YAP或YAM相;薄壁样件内部主要由粗大的富YAG初生相和Al2O3/YAG交错生长的网状共晶组织组成,成形过程中Al2O3较易挥发,不同高度位置重熔次数影响Al相对挥发量,导致两相比例不同,由顶部到底部,富YAG初生相尺寸和比例增大,成形过程中,高温促使亚稳相向YAG转化加剧这一现象;压痕法测量样件显微硬度为16 GPa,断裂韧性为2.89 MPa·m1/2,说明该方法可得到性能较好的陶瓷件。     

凝胶注模莫来石/碳化硅复合陶瓷的显微结构与力学性能

以SiC粉和莫来石粉为原料,采用凝胶注模成型工艺制备莫来石/碳化硅复合陶瓷,研究了莫来石含量对复合陶瓷显微结构和力学性能的影响,结果表明:随莫来石含量增加,复合陶瓷气孔率先降低后升高,而力学性能呈相反变化趋势。当莫来石含量为20%(体积分数)时,材料气孔率达到最小值9.4%,线收缩率以及弹性模量达到最大值26.5%和148.6 GPa;在莫来石含量为30%时抗弯强度和断裂韧性达到最大值397.7 MPa和4.17MPa.m1/2。适量莫来石的加入明显改善了材料的力学性能,过多则由于莫来石挥发而在材料中产生缺陷,材料性能下降。     

层状复合陶瓷材料制备工艺与性能关系

通过对Al2O3/ZrO2层状复合陶瓷制备工艺与性能关系的研究,表明配合料的均匀性及流动性对制品的最后性能起关键作用.本实验条件下最佳烧结工艺为:1650℃×2h,升温速率1～2℃/min.该层状陶瓷的抗弯强度随相对密度的提高而提高,硬度和断裂韧性与相对密度关系不大.层状陶瓷较单层陶瓷具有较高的硬度、断裂韧性和强度.     

纳米ZrO2对Al2O3陶瓷性能的影响

以纳米ZrO2,微米Al2O3为原料,采用无压烧结方式制备了ZTA复相陶瓷.结果表明:纳米ZrO2的加入有利于制备细晶ZTA复相陶瓷.此外,nano-ZrO2的加入对Al2O3陶瓷的显微结构也产生影响,ZrO2颗粒以"晶内型"和晶界型2种形式存在.合理的配方组成及制备工艺有利于ZrO2以四方亚稳相存在.ZrO2质量分数为30%时,其四方相质量分数可达69%,有利于应力诱导相变增韧,该ZTA复相陶瓷的抗弯强度、断裂韧性分别达到604MPa,6.87MPa·m1/2.     

掺杂La2O3对刚玉基复相陶瓷的烧结和力学性能的影响

刚玉基复相陶瓷材料具有高硬度、高强度及耐磨性等优异的力学性能,是结构陶瓷领域研究的热点之一,具有广阔的应用前景.以α-Al2O3、SiC和ZrO2为原料,掺杂少量稀土氧化物La2O3,采用无压埋烧工艺,制备了稀土掺杂刚玉基复相陶瓷.通过XRD、SEM等手段研究La2O3添加量对复相陶瓷微观结构和性能的影响.结果表明:掺杂La2O3可将复相陶瓷的烧结温度降低至1540℃,经1540℃烧结的掺杂复相陶瓷强度和硬度分别为183 MPa和18.46 GPa.La2O3位于晶界处抑制晶粒长大,促进晶粒细化,利于样品的致密化,同时其晶界强化作用有利于复相陶瓷强度的提高.     

Microstructure and Mechanical Properties of Y-SiAlON/BaSi2Al2O8 Composite Ceramics

以 α-Si3N4粉、Al2O3粉、AlN 粉、Y2O3粉和 BaSi2Al2O8（BAS）粉为原料,采用热压烧结技术制备 Y-SiAlON/BAS 复合陶瓷,研究了 BAS 含量对复合陶瓷相组成、微观结构及力学性能的影响。结果表明：所制备的材料均接近完全致密（致密度〉99%）,且生成了长棒状 SiAlON 晶粒,随 BAS添加量增加,α-SiAlON 含量减少,β-SiAlON 含量增加,材料硬度急剧下降,断裂韧性和弹性模量略有降低,添加 10% （质量分数）BAS 的 Y-SiAlON陶瓷具有最高的抗弯强度（775.5MPa）。长棒状 SiAlON 晶粒的拔出及裂纹偏转是 Y-SiAlON/BAS 复合陶瓷的主要增韧机制。     

Al_2O_3-TiCN/Co-Ni复合材料制备及力学性能

用真空热压烧结法制备了Al2O3-Ti C0.5N0.5/Co-Ni复合材料,用扫描电子显微镜、能谱仪、电子万能试验机和Vickers硬度仪等测试分析了不同烧结参数对样品显微组织及力学性能的影响。结果表明:当烧结温度1 650℃,压力25 MPa,保温时间30 min时,样品的相对密度、抗弯强度(σmax)、断裂韧性(KICmax)和Vickers硬度(HV)的最大值分别达到99.6%,σmax=1 100 MPa,KICmax=10.5 MPa·m1/2和HV=23.7 GPa,样品断口形貌存在混晶断裂特征。     

Fabrication and Mechanical Property of BaNb2O6/Al2O3 Composite Ceramics

为研究功能材料对结构陶瓷微观结构和力学性能的影响,将铁电相 BaNb2O6引入到 Al2O3陶瓷中,分别采用无压和热压烧结技术于 1350 ℃制备 BaNb2O6/Al2O3复相陶瓷,对其物相组成、微观结构和力学性能进行了研究。结果表明：BaNb2O6与 Al2O3经过高温烧结能够稳定共存,BaNb2O6的加入促进了 Al2O3陶瓷的烧结。BaNb2O6加入量为 10%（体积分数）时,1350 ℃无压烧结和热压烧结制备的 BaNb2O6/Al2O3复相陶瓷的致密度、抗弯强度和断裂韧性分别为 94.6%、214MPa、2.28 MPa m1/2和 99.3%、332 MPa、3.55MPa m1/2。当裂纹扩展遇到 BaNb2O6晶粒时发生穿晶断裂,但在晶粒内部出现裂纹偏转,说明铁电相 BaNb2O6晶粒内部的微观结构有助于陶瓷的强韧化。