CeO2摻雜Ti-Al2O3復合材料的制備及性能研究.pdf

1、由于具有較高的強度、韌性、中低溫穩(wěn)定性等優(yōu)異性能，金屬/陶瓷復合材料多應用于航空航天、切削工具、高溫傳動件和生物假體等領域。對比于常規(guī)的無壓燒結工藝，熱壓燒結工藝技術應用廣泛，而且燒結完成體密度較高，燒結速度較快的特點。因此，本文利用熱壓燒結技術制備 CeO2摻加的 Ti/Al2O3復合材料，并研究了其力學性能、微觀結構和物相組成。
　　在真空條件下，燒結溫度和壓力分別為1420℃和30 MPa，保溫時間1h的工藝條件下，制備了C

2、eO2的摻加量為1-5 vol％的Ti/Al2O3復合材料，并對其力學性能，顯微結構和相組成進行了研究。實驗結果表明：CeO2的摻加提高了Ti/Al2O3復合材料的力學性能；在摻加量為3 vol%時，復合材料的彎曲強度、斷裂韌性、硬度和相對密度分別為406.5 MPa，6.36 MPa·m1/2，15.7 GPa，97.6%。結合EDS和XRD的測試和分析，探討了 CeO2摻加對材料性能影響的原因；Ce-Al-O長柱狀固溶體的存在對材料

3、性能有顯著影響。在以上實驗基礎上提高了燒結溫度，結果表明：燒結溫度對 CeO2摻加的復合材料有明顯影響，在1420-1480℃范圍內提高燒結溫度會嚴重影響材料力學性能，改變材料微觀結構；當燒結溫度為1450℃時，3 vol%CeO2摻加的Ti/Al2O3復合材料的力學性能均達到峰值，其相對密度、顯微硬度、彎曲強度和斷裂韌性分別為98.7%、16.4 GPa、487.2 MPa和6.88 MPa·m1/2。
　　為了更好地研究 Ti

4、-Al2O3的界面反應情況，同時提高復合材料的力學性能。在1420℃，燒結壓力20 MPa，保溫1 h的工藝條件下，通過流延法和熱壓燒結的工藝結合制備了具有層狀結構的Ti/Al2O3復合材料，并研究了其力學性能和微觀結構。討論了不同層數對層狀復合材料的力學性能影響，結果表明層數越大對其彎曲強度和斷裂韌性提高作用顯著，當其層數為35層時，其斷裂韌性和彎曲強度分別為9.72 MPa·m1/2和361.4 MPa。通過層狀復合材料斷裂和裂紋擴