异相晶多相复合增韧氧化铝陶瓷的研究

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1、佳木斯大学硕十学何论文摘要氧化铝陶瓷由于原料资源丰富、性能优良成为应用最广泛的一种结构陶瓷材料，但其脆性极大的限制了氧化铝陶瓷的应用领域。本研究以工业A1203为原料，添加少量的3Y-TZP相变材料和T102一MgO．CAS(CaO．A1203．Si02玻璃)系复合添加剂，通过超细化球磨处理，控制起始粉料的颗粒度，采用热压烧结的方法成功制备出含有原位生长异向晶的A1203／3Y-TZP复合材料。并在此基础上，引入一定量的会属延陛颗粒，利用多种增韧机制复合增韧束进一步提高氧化铝陶瓷的力学性能，这是本文的创新之处，在围内外尚未见有类似研究报道。期望通过本课

2、题的研究为氧化铝陶瓷的强韧化丌辟出一条崭新的途径。研究表明：T102一MgO—CAS系复合添加剂能显著的促进A12％觥fr发生各向异性生长。CAS玻璃粉添加量的微小变化直接影响A1203／3Y—TZP复合材料的烧结行为和显微结构，包括材料的致密度，晶粒的形貌和尺寸，组织结构等。原位生长异向晶与相变复合增韧可以显著提高A1203陶瓷的力学性能，在3Y—TZP泳加量为10wt％(67v01％)的情况下，添Dn04wt％T102+01wt％MgO+0．5wt％CAS复合添加剂，经1550℃保温1h烧结后，制备出的氧化铝基陶瓷，最高抗弯强度达55635MPa，

3、断裂韧性为673MPam¨2，综合力学性能高于国内外文献报道的氧化铝晶粒呈等轴状、添加3Y玎zPlovol％左．右的ZTA陶瓷。在此基础上，以相同的烧结工艺条件，添自[15wt％Cu粉后制备的原位生长异向晶／3Y-TZP／Cu复合增韧氧化铝陶瓷，抗弯强度为56054MPa，断裂韧性为739MPam“2，在强度略有提高的情况F，断裂韧性比加入Cu粉湘提高了10％，增韧效果十分明显。与湿化学法制备的ZTA陶瓷相比较，其成本较低。原位生长异向晶的增韧机制主要有裂纹桥接、裂纹偏转、裂纹分翁、片晶拔出。Zr02增韧机理有应力诱导相变增韧，显微裂纹增韧、裂纹偏转。

4、金属延性颗粒增韧机理包括：{丸膨胀失配增韧、裂纹尖端屏蔽，以及裂纹桥联。多重增韧机理之l’日J可以相互叠加，互相影qq起到协同增韧的作用。关键词：氧化铝陶瓷；原位生长异向晶；相变增韧：金属延性相增韧●佳木斯大学硕士学位论文ThestudyOilaluminaceramicstoughenedbycombiningabnormalgrainandmultiphaseAbstractWlthaboundresourcesandexcellentproperaes，aluminacerarmcsbe‘x)mesoneofthestructuralcerami

5、cswithw_ldestapphcatmnsInthisresearch,a-A1203powders，asmallamountofytl／aa-stabhzedzlrcomapowders(3Y-TZPlwereusedasprinciplematerialsmwinchadequateamountofT102-MgO—CASsystemaddmveswereaddedbywetgnndmgTheA1203／3Y-TZPcompositeswerepreparedbyhot-pressedsmtenng，Upontinsunderstanding，

6、Somemetalparticleswereaddedtothecompacts，aluminaceramicsofexcellentmechanicalprolx“meswerefabricatedbytheco—operataontougbenmgofln-sgutoughemng，phasetransformationtougheningandmetalparticlestoughdeningTougheningofcontidmgwithallmentionedtechniqueshaveneverbeenreportedbefore．Thro

7、ughtinsprelmunaryresearchwehopetofredanewwaytoovercomethebrittlenessofaluminaceramics．TheexperimentsshowthatT102-MgO·-CASsystemaddmvescouldobviouslypromotetheamsotroplcgrowthofaluminagramsSmallchangesoftheamountofCASadditivescouldmakeadtfferencemsmterinhtyandmlcrostructureofA120

8、3／3Y-TZPcomposites．includingrelativedensity,gra