Al2O3基復合陶瓷的燃燒合成離心熔鑄機理研究.pdf

1、由于Al2O3成本較低且制備的陶瓷材料性能優(yōu)異，在陶瓷裝甲領域得到了廣泛的應用。向Al2O3中添加ZrO2、B4C或TiB2等可制備Al2O3基復合陶瓷，改善其抗彈性能。本文采用Al和Zr(NO3)4之間的燃燒放熱反應來加熱并熔化實驗體系，經(jīng)冷卻、凝固和結晶，制備了高共晶比例的Al2O3-ZrO2共晶陶瓷，并研究了其增韌機制。為添加鎢纖維和碳纖維來進一步增強和增韌，探索了鎢和石墨與Al2O3-ZrO2共晶的界面結合情況。為改善材料的抗彈

2、性能，研究了B4C和B4C-TiB2稀釋劑在Al-Zr(NO3)4及Al-Al(NO3)3放熱體系中的高溫反應機理。
　　計算并測量了各反應體系的理論絕熱溫度和壓力值，本文采用Al-Zr(NO3)4及Al-Al(NO3)3之間的燃燒放熱反應，可使體系理論絕熱溫度輕易達到3000-4000K的高溫，使體系中所有物質熔化，經(jīng)快速冷卻、凝固，可得到具有精細微觀組織的陶瓷材料。體系壓力小于7MPa，滿足低壓燃燒合成。
　　采用低壓燃

3、燒合成法制備了共晶組織比例接近100％的Al2O3/ZrO2共晶陶瓷，其硬度為16.391GPa，抗彎強度為1060MPa，斷裂韌性為11.2MPa·m1/2。采用SEM、XRD和X射線衍射應力分析，研究了Al2O3/ZrO2共晶陶瓷的增韌機制，其主要包括棒狀ZrO2相的拔出、斷裂和對裂紋的偏轉而增韌，殘余壓應力增韌和t-ZrO2的t-m相變增韌。
　　經(jīng)SEM分析，研究了鎢和石墨與Al2O3/ZrO2共晶的界面結合情況，鎢與Al

4、2O3/ZrO2共晶之間存在較薄的界面反應層，主要包括氧化鎢、氧化鋁、氧化鋯和W、Al、Zr組成的金屬間化合物，由于冷卻速率較快，其界面反應層的厚度小于5μm，界面結合良好。石墨與Al2O3/ZrO2共晶之間會反應生成氣體，導致界面結合差。
　　探索了B4C和B4C-TiB2稀釋劑在Al-Zr(NO3)4和Al-Al(NO3)3放熱體系中的高溫反應機理，由XRD分析可知，B4C在Al-Zr(NO3)4放熱體系中會轉化為B13C2，