非晶陶瓷中溫塑性形變的實(shí)現(xiàn)與機(jī)理研究.pdf

1、非晶非晶陶瓷中溫陶瓷中溫塑性塑性形變的形變的實(shí)現(xiàn)與機(jī)理實(shí)現(xiàn)與機(jī)理研究研究Investigationonthemoderatetemperatureplasticdefmationofamphousceramics一級(jí)學(xué)科：材料科學(xué)與工程學(xué)科專業(yè)：材料學(xué)研究生：王奕指導(dǎo)教師：劉家臣教授天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院二零一三年五月摘要脆性是陶瓷材料的致命缺陷，表現(xiàn)為陶瓷材料在承受外加應(yīng)力時(shí)會(huì)突然斷裂，斷裂前幾乎沒有塑性變形。陶瓷脆性是由于滑移系

2、統(tǒng)難以在離子鍵或共價(jià)鍵組成的多晶結(jié)構(gòu)中移動(dòng)造成的。非晶陶瓷是近年來發(fā)現(xiàn)的一種改善陶瓷脆性的新途徑。非晶陶瓷中原子長(zhǎng)程無序排列，因而結(jié)構(gòu)中不存在位錯(cuò)、晶界等缺陷，有效的避免了晶態(tài)陶瓷材料形變時(shí)結(jié)構(gòu)的限制。本論文對(duì)Al2O3ZrO2、Al2O3SiO2和Al2O3MgO三種非晶陶瓷中溫下的壓縮形變及溫度、晶相對(duì)形變的影響進(jìn)行了分析。非晶陶瓷的制備分為非晶粉體制備和非晶粉體熱壓成型。非晶粉體通過適當(dāng)溫度煅燒前驅(qū)體制備，成型則選擇六面頂高壓熱壓

3、成型。非晶陶瓷壓縮形變的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，三種體系的非晶陶瓷在室溫下壓縮時(shí)都在彈性變形階段斷裂，壓縮應(yīng)變10%。室溫下的壓縮形變主要來自于剪切帶的承擔(dān)及可能的氣孔坍塌。非晶Al2O3ZrO2陶瓷在500700C下進(jìn)行壓縮測(cè)試時(shí)，隨測(cè)試溫度的升高，形變由脆性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄孕巫儯瑥椥阅Ａ砍氏陆第厔?shì)。700C壓縮時(shí)，試樣屈服點(diǎn)處的壓縮應(yīng)變約為28%，卸載前形變可達(dá)35%，試樣彈性模量為2870MPa。隨著非晶陶瓷組分中晶相含量的增大，彈性模量先減

4、小后增大，表明少量晶相有利于壓縮形變的提高，過多晶相則出現(xiàn)反效果。非晶Al2O3SiO2陶瓷在600800C下進(jìn)行壓縮測(cè)試時(shí)，試樣呈現(xiàn)出高彈性形變，壓縮過程中試樣應(yīng)變達(dá)到30%時(shí)卸載，卸載前試樣仍處于彈性變形階段。隨測(cè)試溫度的升高，試樣的彈性模量逐漸減小，800C壓縮時(shí)試樣的彈性模量約為1922MPa。非晶Al2O3MgO陶瓷在500600C下進(jìn)行壓縮測(cè)試時(shí)，試樣彈性模量隨壓縮溫度升高呈減小趨勢(shì)。試樣在彈性變形階段斷裂，斷裂前沒有塑性形