基于表層復(fù)合法的氧化鋁陶瓷表面生長模式及性能研究.pdf

1、陶瓷表面微觀結(jié)構(gòu)和生長模式對陶瓷總體性能有至關(guān)重要的影響，本文采用表層復(fù)合法在氧化鋁陶瓷預(yù)燒坯體表層介入第二相氧化物，然后采用同步燒結(jié)的方法實(shí)現(xiàn)對氧化鋁陶瓷的表層復(fù)合，該方法在結(jié)構(gòu)陶瓷表面改性研究中的報道較少；第二相的引入由于液相燒結(jié)、固溶和原位生成新物質(zhì)等原因改變了氧化鋁的生長模式，進(jìn)而改變了其微觀結(jié)構(gòu)和表面性能。
　　 本文研究了單相添加劑對氧化鋁表面微觀結(jié)構(gòu)和晶粒生長模式的影響。氧化鎂、氧化硅、氧化鉀和氧化鈉等在燒結(jié)過程中

2、形成液相，有助于細(xì)化晶粒，抑制晶粒各向異性生長，所得表面以等軸狀晶粒為主；但是過量氧化鎂的介入會在氧化鋁陶瓷表面生成鎂鋁尖晶石。氧化鈣和氧化鋁表層復(fù)合之后，在AM997氧化鋁表面生成等軸狀和長條狀顆粒相間的微觀構(gòu)造；氧化鈣和AKP50氧化鋁陶瓷表層復(fù)合之后，氧化鋁晶粒各向異性生長并伴隨晶粒異常長大，在1550℃燒結(jié)溫度下生成大量片狀晶粒，隨著燒結(jié)溫度提高到1600℃，片狀晶粒長徑比由3:1增加到8:1左右。氧化鈦、氧化錳則與氧化鋁形成固

3、溶體，活化了晶格，帶來晶格畸變使燒結(jié)動力增加，并粗化了氧化鋁晶粒。表層復(fù)合法可以用來在氧化鋁陶瓷表面制備氧化鋯涂層，可以在表面生成均勻厚度為10μm的氧化鋯層，并且界面結(jié)合非常緊密，對提高表面韌性有重要意義。
　　 本文研究了復(fù)合添加劑對氧化鋁表面晶粒生長模式的影響，結(jié)果表明MgO-SiO2復(fù)合添加劑促進(jìn)了AM997氧化鋁的各向異性生長，大部分氧化鋁表面晶粒長成片狀結(jié)構(gòu)，晶粒異常長大是一種原位反應(yīng)結(jié)果，有助于形成自增韌微觀結(jié)構(gòu)，

4、甚至對氧化鋁大約200-300μm厚度的表層區(qū)域內(nèi)的晶粒生長模式都有改變作用。CaO-SiO2復(fù)合添加劑促進(jìn)AM997氧化鋁顆粒的各向異性生長，形成大量長柱狀顆粒；MgO-TiO2復(fù)合添加劑促進(jìn)氧化鋁晶粒長成棒狀、片狀和等軸狀相間的晶粒構(gòu)造，表層影響深度大約在100μm左右；MgO-TiO2-CaO三元復(fù)合添加劑與AM997氧化鋁進(jìn)行表層復(fù)合之后，氧化鋁主要顆粒長成等軸狀大顆粒，在大顆粒晶界周圍彌散著棒狀顆粒，棒狀顆粒的長徑比在1550

5、℃燒結(jié)溫度下為3:1左右，而當(dāng)燒結(jié)溫度升高到1600℃時，其長徑比會長到超過10:1。
　　 研究了氧化鈦和鈦酸鋁表層復(fù)合氧化鋁陶瓷試樣的抗熱震性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)表層復(fù)合之后氧化鋁的抗熱震溫差從200℃提高到400℃，抗熱震性比純氧化鋁陶瓷有明顯提高，這是由于氧化鋁陶瓷表面生成了鈦酸鋁，鈦酸鋁具有良好的抗熱震性能，加上次表層區(qū)域氧化鋁晶粒生長模式發(fā)生變化，晶粒粗化并且氣孔增高，這些因素共同作用帶來了氧化鋁抗熱震性能的提高。